Авиационный вариант двигателя представлял собой трехцилиндровый двухтактный дизель со встречно-движущимися поршнями и горизонтальным расположением цилиндров. Кривошипно-шатунный механизм предусматривал два синхронизированных между собой коленчатых вата, причем шестерни синхронизации одновременно являлись ступенью редуктора воздушного винта. В целом конструкция имела компактное исполнение и много оригинальных решений. Применение аналогичных решений для автомобильного варианта не представлялось возможным, особенно на первом этапе, когда двигатель требовалось разместить в уже существующих автомобилях. В связи с этим для автомобильного варианта была сохранена размерность двигателя ДН-200, так как это позволяло использовать имеющиеся наработки по рабочему процессу и топливной аппаратуре, а в остальном конструкция была полностью разработана вновь с учетом требований массового производства и особенностей эксплуатации в составе автомобиля.

В связи с тем, что для автомобилей ГАЗ имелась потребность в двигателях различной мощности и крутящего момента, то для разработки было принято семейство двухтактных двигателей отличающихся числом цилиндров. На первом этапе предусматривались трех и пятицилиндровые двигатели. Для обеспечения установки двигателей в автомобили их компоновка была выполнена с вертикальным расположением цилиндров. С нижнего коленчатого вала через маховик и сцепление механическая энергия передавалась на традиционную механическую КПП. Верхний коленчатый вал синхронизировался по вращению с нижним валом посредством косозубых шестерен (в отличии от прямозубых - в авиационном варианте) для снижения уровня шума. С верхнего вала, в связи с тем, что он управляет впуском воздуха в цилиндр и отстает от нижнего по угловому положению, снимается только 30 процентов обшей энергии двигателя, что облегчает работу синхронизирующей передачи, и позволяет выполнить ее умеренной по габаритам.