Некоторые инженерные решения, которые были применены в двигателе ГАЗ-21 для обеспечения его работоспособности на повышенных оборотах:

• Верхнеклапанная схема с V-образным расположением клапанов под углом 90 градусов. 4 Это решение позволило улучшить работу двигателя на повышенных оборотах, так как нижнеклапанная схема первого прототипа 1951 года не справлялась с этой задачей. 4
• Шестерёнчатая передача для привода ГРМ. 4 Цепь ГРМ, заимствованная у грузовиков ГАЗ-51, постоянно растягивалась и могла привести к разрушению двигателя. 4 Шестерёнчатая передача работала надёжнее, хотя и добавляла 4 кг лишнего веса. 4
• Установка чугунного распредвала. 1 Такой распредвал имел большую крутизну фаз газораспределения, что улучшало наполнение и продувку цилиндров. 1
• Применение впускных клапанов увеличенного размера. 2 Например, в двигателе ГАЗ-327, созданном на базе серийного ГАЗ-21Д, для улучшения наполнения цилиндров использовали впускные клапана диаметром 43 мм вместо 39 мм у стандартного. 2