Хотя ЗИЛ-157 всегда был бензиновым, и дизельные моторы на этот грузовик никогда не ставились, но самом деле при разработке этого военного автомобиля Грачёв рассматривал дизельные моторы.
С одной стороны, дизельный мотор не сложно было объединить с КПП ЗИЛ-157, но дизельные моторы в то время, когда разрабатывался Колун, были несовершенны, отличались повышенной тряской и вибрацией, что негативно влияло как на работу водителя, так и на общую надёжность грузовика. К тому же бензин в СССР был дешев, добывали его много, а автомобилей было сравнительно мало, особенно легковых, которые сейчас являются основными потребителями бензина.
В результате был выбран бензиновый четырёхтактный шестицилиндровый мотор. Рабочий объём двигателя составлял 5,56 литра. Мощность мотора составляла 104 л.с, после модернизации 1978 года мощность двигателя увеличили до 110 л.с. Мотор ЗИЛ-157 отличался высоким расходом топлива, после модернизации 1978 года расход бензина немного сократился. Усовершенствованный мотор получил замкнутую вентиляционную систему картера, улучшенные уплотнительные соединения помпы, масляного насоса и так далее. Был добавлен дополнительный топливный бак на 65 литров, основной бак вмещает в себя 150 литров бензина
Технология смазки двигателя после модернизации тоже была улучшена за счёт обновления масляного насоса и сальников коленвала. Водяная помпа стала более мощная, было решено установить новый преобразователь переменного тока. Появился новый, более мощный стартер. Трамблер был заменён на контактно-транзисторный механизм.
После модернизации ЗИЛ-157 получил новую коробку передач, однодисковое сцепление, телескопические амортизаторы. Кстати, именно в 1978 году производство перенесли на Уральский автомоторный завод. Несмотря на свою прожорливость, а по трассе мотор ЗИЛ-157 расходует порядка 40 литров, и около 60 литров по лёгкому бездорожью, двигатель ЗИЛ-157 всегда любили за надёжность, ремонтнопригодность и простоту конструкции.
Проблемы возникали только во время понижения температуры от -10 и выше, хотя опытные водители прекрасно знали об этой особенности мотора, и утепляли моторный отсек в холодное время года. После модернизации 1978 года проблем с запуском двигателя в холода стало меньше.
До модернизации имелись проблемы и в жаркое время года — мотор иногда перегревался, так как штатный вентилятор и радиатор не справлялись с охлаждением. Начиная с 1978 года на ЗИЛ-157 начали устанавливать новый трубчатый радиатор и мощный шестилопастный вентилятор.
Что касается трансмиссии ЗИЛ-157, то она достаточно сложная, и имеет пять карданных валов, один из них промежуточный, один идёт на передний мост, один идёт на средний мост, и два идут на задний мост.
Коробка передач была пятиступенчатая, от ЗИС-151, все передачи, кроме первой, имеют синхронизаторы. С 1978 года стали ставить коробку ЗИЛ-157К. Раздатка двухступенчатая, на модели до 1978 года ставилась одна раздатка, а после 1978 года — уже другая.
