Все двигатели выпускались в трех исполнениях: обычном, экспортном и экспортно-тропическом.

Хотя двигатель ЗМЗ-24 сохранил основные размерные характеристики своего предшественника двигателя ЗМЗ-21А (рабочий объем 2.445 дм3 при четырех цилиндрах, диаметр цилиндра и ход поршня 92 мм), энергетические показатели его были улучшены за счет повышения коэффициента наполнения цилиндров и повышения частоты вращения коленчатого вала. Это было обеспечено благодаря следующим решениям:

- увеличение проходного сечения впускных каналов в головке цилиндров и впускной трубе и изменение его конфигурации (круглое вместо прямоугольного);

- применение во впускной трубе индивидуальных каналов для каждого цилиндра с плавными изгибами;

- увеличение диаметра тарелок впускных клапанов с 44 до 47

- увеличение высоты подъема клапанов до 9.5 мм вместо 9.1 мм (впускной клапан) и 8.5 мм (выпускной клапан);

- применение двухкамерного карбюратора К-126Г вместо однокамерного К-105 с соответствующим изменением впускной трубы

- применение распределительного вала с измененными Лазами газораспределения.

В определенной степени улучшению показателей двигателя способствовало применение компрессионных поршневых колец высотой 2 мм вместо 2.5 мм, что снизило потери на трение. Кроме указанных в табл. 2.4, выпускались модификации 451-01 и 4Ы-03 (с экранированным электрооборудованием) для автомобилем Ульяновского автозавода; на Рижский автобусный завод поставлялась измененная комплектация двигателя ЗМЗ-24.