Для обеспечения требуемых автомобилем мощностных и экономических показателей на двигателе были установлены два двухкамерных карбюратора К-114 и соответствующая впускная труба, в головке цилиндров были применены измененные впускные и выпускные каналы и новая камера сгорания, а также измененные выпускные коллекторы, обеспечивавшие снижение температуры отработавших газов; были изменены фазы газораспределения.

Для исключения стука клапанов на двигателе были установлены гидравлические толкатели.

Для повышения надежности на двигателе были применены: коленчатый вал с закаленными коренными шейками, дополнительные стяжные болты для крепления крышек коренных подшипников, гаситель колебаний клапанных пружин, увеличенный радиус цилиндрической части кулачков распределительного вала, распределительный вал из чугуна с отбеленными вершинами кулачков; введен механизм принудительного вращения клапанов и гаситель крутильных колебаний, применена полнопоточная фильтрация масла и бесконтактная система зажигания.

Двигатели ЗМЗ-24-24 и ЗМЗ-24-25. Автомобильный двигатель ЗМЗ-24-24 был разработан УКЭР ГАЗ на базе двигателя 3M3-13 и был предназначен для комплектации легкового автомобиля ГАЗ- 24-24 особого назначения, который должен был заменить ранее выпускавшийся аналогичный автомобиль ГАЗ-21-21 с двигателем 3M3-23. По техническим характеристикам и конструктивной схеме двигатель ЗМЗ-24-24, как и его предшественник двигатель ЗМЗ- 23, полностью соответствовал двигателю 3M3-13. Из условий компоновки двигателя в автомобиле и необходимости применения генератора повышенной мощности в конструкцию двигателя были внесены следующие изменения: вместо генератора мощностью 0.5 кВт применен генератор мощностью 1 кВт; применены литые крышки коромысел и измененный натяжной ролик; изменены шкивы коленчатого вала и водяного насоса, конфигурация масляного картера, место расположения указателя уровня масла, выпускной коллектор и кронштейн передней подвески двигателя, трасса топливных трубопроводов; применены дополнительные стойки оси коромысел и закрытая вентиляция картера.