Распределительный вал вращается в четырех подшипниках. Кулачки впускных и выпускных клапанов одинаковою профиля. Осевое перемещение распределительного вала ограничено и регулируется винтом, установленным в крышке распределительных шестерен.
Впускные и выпускные клапаны имеют различную конструкцию: впускные — штампованные из стали, диаметр тарелки 48,5 мм; выпускные — составные; тарелка изготовлена из жароупорной стали диаметром 44 мм с фаской под углом 45°; клапаны расположены наклонно по отношению к оси цилиндра.
Толкатели расположены в двух секциях по 6 штук в каждой.
Зазор между клапаном и толкателем регулируется, его величина составляет 0,20—0,25 мм для всех клапанов.
Система смазки
Система смазки двигателя смешанная: под давлением и разбрызгиванием.

Особенностью данного двигателя является наличие вентиляции картера, осуществляемой отсосом паров бензина и выпускных газов, прорывающихся в картер через неплотности между поршневыми кольцами, поршнями и цилиндрами.
Вентиляция картера происходит вследствие разрежения в воздушном фильтре, создаваемого при работе двигателя.
У автомобилей первых выпусков газы и воздух, поступающие через маслоналивной патрубок, отсасываются через отверстие в клапанной коробке, которая соединена гибким металлическим шлангом с воздушным фильтром карбюратора. Воздух, поступающий в маслоналивной патрубок, очищается при помощи сетки в крышке этого патрубка.

Система охлаждения ЗИС-150.
Охлаждение двигателя - водяное с принудительной циркуляцией и герметической системой.
Водяная рубашка охватывает цилиндры по всей высоте, что обеспечивает их равномерное охлаждение.
Циркуляция воды осуществляется водяным насосом центробежного типа (фиг. 6).

Система питания ЗИС-150.
Система питания состоит из бензинового бака, бензинового фильтр-отстойника, бензинового насоса, воздушного фильтра и карбюратора. Для фильтрации бензина наливная горловина бензинового бака снабжена сеткой, припаянной к выдвижной части горловины.
Таким образом, в системе питания двигателя бензин фильтруется три раза: при поступлении в бензобак, в фильтре отстойнике и в фильтре бензонасоса.
В бензиновом фильтре отстойнике собирается отстой, который периодически спускают через нижнюю пробку. При очистке фильтра фильтрующий элемент промывают в бензине, не разбирая его.