На автомобиле ЗиЛ-164 устанавлено сухое двухдисковое сцепление. В дальнейшем при очередной модернизации (на ЗиЛ-164А) сцепление заменили однодисковым, с периферийно расположенными пружинами и с механическим приводом выключения.

Коробка передач - пятиступенчатая, причём пятая передача - ускоряющая, то есть при её включении вторичный вал коробки вращается быстрее коленчатого вала двигателя. На автомобиле используется двойная главная передача, собранная с дифференциалом в картере, отлитом из ковкого чугуна. Задняя балка моста также отлита из ковкого чугуна.

В полуосевые рукава балки запрессованы и закреплены стопорными винтами стальные трубы, концы которых служат опорой для подшипников ступиц колёс. Заднее отверстие в балке закрыто стальной штампованной крышкой, закреплённой на балке винтами. Передаточное число главной передачи - 7,63. Рама автомобиля состоит из двух стальных штампованных лонжеронов швеллерного сечения переменного профиля, соединённых поперечными балками на заклёпках.

В передней части рамы закреплены бампер и буксирные крюки, в задней - буксирное устройство с крюком и защёлкой. Передний мост представляет собой стальную двутавровую балку, прикреплённую к раме на двух продольных полуэллиптических рессорах. Концы рессор установлены в кронштейнах рамы на резиновых подушках. В переднюю подвеску включены поршневые амортизаторы (в дальнейшем на автомобиле Зи/1-164А использовались телескопические гидравлические амортизаторы двустороннего действия).