Оба силовых агрегата включали в себя двигатели ГАЗ-М, практически сохранившие свою автомобильную комплектацию. Однако, учитывая высокую теплонапряженность системы охлаждения гусеничной машины, установили более производительные 6-лопастные вентиляторы, отчего максимальная свободная мощность (на маховике) каждого двигателя снизилась до 43 л.с. Оба радиатора систем охлаждения — тоже усиленные, 6-рядные, от ГАЗ-ААА. Питание двигателей (автобензин II сорта) осуществлялось штатными бензонасосами М-9350 (от автомобиля ГАЗ-М 1) из общего бензобака емкостью 280 л, расположенного под сиденьями кабины. В системе установили дополнительные бензофильтры (от Т-60). Управление карбюраторами обоих двигателей — от общей педали акселератора. Заранее были известны трудности полной синхронизации работы двигателей. Отсюда и недобор их суммарной мощности (удвоение ее до величины 86 л.с. — это только теоретически). На практике же — не более 72 — 75 л.с., то есть не намного больше, чем у двигателя ЗИС-5 (66 — 69 л.с. на маховике). Прерыватели-распределители двигателей не имели ручной регулировки опережения зажигания в зависимости от нагрузки — только автоматическую (центробежную), что несколько снижало тяговые характеристики на малых оборотах, но иначе с управлением трамблерами двух двигателей водителям трудно было разобраться. В целом двигатели ГАЗ-М из-за своей недостаточной надежности (обрыв шпилек головки блока и "пробой" ее прокладки, быстрый износ поршневой группы и шатунных подшипников, течь масла, особенно на уклонах, через задний конец коленвала, вызывавшая с высокой степенью вероятности выплавление шатунных подшипников и др.), работая на тягаче постоянно с повышенной нагрузкой, в эксплуатации долго бы не протянули. Это уже было известно по опыту работы тягача Т-20 "Комсомолец". Оба главных фрикциона (ГФ) использовались от "полуторки" ГАЗ-АА с установкой в них более сильных нажимных пружин — с целью увеличения требуемого для тягача запаса по моменту. Из-за возросшего усилия на педали до недопустимой величины (свыше 42 кгс) в приводе устанавливалась сервопружина, что, признаться, мало помогало. Четырехступенчатые коробки передач (КП) также заимствовали от ГАЗ-АА. Для предотвращения самовыключения передач вводилась их блокировка с приводом от педали главных фрикционов (по типу танков Т-40 и Т-60). Одновременное переключение обеих КП кулисой с одним рычагом без пружинных компенсаторов затруднялось отсутствием у них синхронизаторов (имелись только надвижные шестерни), что особенно сказывалось при движении по тяжелому бездорожью при отсутствии наката. Общим недостатком автомобильных КП была их низкая долговечность при длительной работе на промежуточных передачах (обычно на рабочих — II и III).

Агрегаты жестко устанавливались на общем трубчатом подрамнике, который, в свою очередь, крепился к раме в трех точках на резиновых подушках. Расстояние между осями двигателей составляло 550 мм. Для удобства управления ось всего силового агрегата смещалась вправо от водителя на 159 мм. При выходе из строя одного из двигателей тягач теоретически мог продолжать движение и на втором. О накопленных резонансных крутильных колебаниях, свойственных такой силовой схеме и впоследствии вызывавших поломки КП на СУ-76 (СУ-12), тогда знали еще мало и никого это особенно не волновало.

Гпавный конструктор ЯГАЗа Г. М. Кокин

Тягач Я-12

Оба силовых агрегата были связаны с главными передачами (ГП), установленными в задней части тягача, двумя комплектами карданных передач, полностью заимствованных от автомобиля ГАЗ-MM. Каждый комплект включал два карданных вала, два карданных шарнира "Спайсер", защитные кожухи, задний из которых, будучи жестко соединенным с картером ГП, воспринимал, как и на автомобиле, ее реактивный момент. Средняя часть каждого карданного привода со сферическим кожухом и расположенным в нем задним карданом имела опору на дополнительной поперечине рамы. Главные передачи, практически полностью заимствованные от Т-60, состояли из пары конических шестерен со спиральным зубом (передаточное число 1,428) и механизмов поворота — бортовых фрикционов сухого трения (восемь ведущих и семь ведомых дисков из стали "1085") с двойными ленточными остановочными тормозами плавающего типа с накладками "феррадо". Установленные рядом на упругой подвеске, также на расстоянии 550 мм друг от друга, они были связаны между собой (внутренними концами ведомых валов) с помощью соединительного "грузового" вала, имевшего по краям компенсирующие зубчатые муфты. Внешние концы ведомых валов ГП со штатными механизмами поворота соединялись двумя короткими валами (с зубчатыми муфтами) с бортовыми передачами (БП), представлявшими собой пару прямозубых шестерен, имевших на выходе ведущие 16-зубовые звездочки со съемными венцами— все также заимствовано от Т-60. Управление механизмами поворота — обычное, двумя рычагами с места водителя. Отдельного от педали привода тормозов не предусматривалось. Радиус поворота на месте составлял 2,1 м (по крылу — 2,9 м). С данной трансмиссией расчетная скорость тягача "Д" при движении по шоссе равнялась 35 км/ч (практически из-за нехватки мощности двигателей и рассогласования их работы эта величина не была достигнута).

Ходовая часть включала в себя по пять опорных обрезиненных катков диаметром 515 мм с индивидуальной торсионной подвеской и по три обрезиненных поддерживающих ролика на борт. Передние ленивцы (те же опорные катки) имели возможность регулировки натяжения гусеничной цепи в широких пределах. Все элементы ходовой части использовались от Т-60 практически в неизмененном виде, что обеспечивало столь необходимую в армии взаимозаменяемость по узлам с другими однотипными машинами.

Кабина тягача — закрытая, деревянная и достаточно широкая (1770 мм) была рассчитана на три места: водитель, его помощник, командир расчета. Однако из-за громоздкой кулисы управления двумя КП в ней нормально размещалось только два человека. Для перевозки расчета и боекомплекта за кабиной устанавливалась деревянная платформа с металлическими усилениями, имевшая в заднем борту двери, а также брезентовый верх. Внутри размещались две откидные продольные скамейки.

В конце августа 1942 года тягач "Д" был построен на заводе опытных конструкций НАТИ. Осенью он прошел кратковременные испытания, показавшие, несмотря на ряд серьезных недостатков, его удовлетворительную работоспособность и в целом соответствие предъявленным требованиям. Ввиду острой нужды армии в тягачах Наркомат среднего машиностроения (НКСМ) принял решение о доработке тягача и организации его производства на Ярославском автозаводе (ЯГАЗ). Это предприятие имело достаточное количество зуборезного, расточного и универсального станочного оборудования, вполне соответствующего технологии и масштабам намечаемого мелкосерийного производства, к тому же менее других автозаводов было загружено выпуском военной продукции, особенно непрофильной. И главное — на заводе имелось достаточное количество квалифицированных кадров, хорошо знакомых со спецификой транспортного машиностроения.