Все узлы и агрегаты тягача АТ-Т монтировались на сварной раме (типа «башмак»), представлявшей собой жесткую конструкцию в виде открытой сверху коробки из стальных листов. В переднюю часть рамы были вварены литые стальные картеры бортовых редукторов (передние листы рамы с приваренными к ним картерами бортовых редукторов образовывали передний мост), а в кормовую – кронштейны ленивцев (направляющих колес) и картер тягово-сцепного устройства. В нижней части рамы, непосредственно у днища, вваривались литые кронштейны осей балансиров.
В передней части машины располагались агрегаты трансмиссии, за ними (под полом кабины) – двигатель с агрегатами систем охлаждения и смазки. На опытных образцах тягача АТ-Т использовался продольно установленный 12-цилиндровый дизель В-401 типа В-2 с V-образным расположением цилиндров (двухрядным, под углом 60°). По сравнению с серийным дизелем В-54 двигатель В-401 был дефорсирован и имел мощность 305 кВт (415 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала 1600 мин ’. Всасывающие коллекторы были переставлены (воздух в двигатель поступал со стороны передачи), а вместо масляного фильтра «Кимаф» установлен войлочно-бумажный фильтр конструкции завода №75. Удельный расход топлива на эксплуатационном режиме составлял 224 кВтч (165 г/л. с.-ч).
Способ запуска – электростартером или сжатым воздухом.
Топливная система опытных АТ-Т состояла из трех топливных баков и трубопроводов. Передний топливный бак емкостью 215 л (по другим данным, 210 л) размещался слева от двигателя в передней части тягача, а средний и задний топливные баки емкостью 600 л (610 л) и 585 л (590 л) – поперек рамы в средней части под полом кузова. Заправка переднего бака производилась через горловину, расположенную под капотом, а среднего и заднего – через горловины, вынесенные на правый борт тягача. Баки между собой не сообщались, и питание двигателя производилось раздельно от каждого бака.
Для очистки топлива использовались фильтры: сетчатый – грубой очистки (монтировался на переднем топливном баке) и сдвоенный войлочный фильтр – тонкой очистки (на двигателе). Подача топлива из баков перед пуском двигателя осуществлялась подкачивающим насосом типа «Альвейер».
Система смазки двигателя – принудительная, под давлением. Она состояла (кроме агрегатов, установленных на двигателе) из масляного бака, радиатора для охлаждения масла, фильтра, маслоподкачивающего насоса и трубопроводов.
Масляный бак располагался справа от двигателя и был разделен перегородкой на рабочий и запасной отсеки. Заправочная емкость рабочего отсека бака составляла 50 л, полная емкость запасного отсека бака – 90 л. Масляный радиатор трубчато-пластинчатого типа был выполнен в одном блоке с водяным.
Грубая очистка масла производилась сетчатым фильтром, смонтированным в масляном баке на заборном штуцере, а тонкая – специальным фильтром конструкции завода №75, установленным вместо серийного маслофильтра «Кимаф» (межпромывочный срок фильтра конструкции завода №75 был примерно в 10 раз больше, чем у фильтра «Кимаф»), На машине №401-1 фильтр состоял из щелевой, войлочной и бумажной секций, а на образцах №401-2 и 401-3 – из двух войлочных и одной бумажных секций.
Система охлаждения – жидкостная, с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. Радиатор – трубчато-пластинчатый, трехзаходный (на №401-1 – однозаходный), устанавливался вертикально над КП. Движение охлаждающего воздуха через радиатор осуществлялось с помощью двух вентиляторов, смонтированных на специальной поперечной балке. Привод к вентиляторам производился клиновидными ремнями от шкива, сидящего на носке коленчатого вала двигателя. Поверхности охлаждения водяного радиатора – 48 м
На тягаче №401-3 использовалась система подогрева двигателя перед пуском, состоявшая из отдельного топливного бачка, котла подогрева жаротрубного типа с установленной в топочной камере форсункой, плунжерного топливного насоса и нагнетателя воздуха, приводившихся в действие электромотором.
Радиатор и передняя часть тягача закрывались декоративной решеткой, причем на машине N9401-3 за решеткой располагались регулируемые жалюзи.
Воздухоочистители конструкции завода №75 находились в специальном отделении за двигателем. Один из них очищал воздух, поступавший в правую группу цилиндров, а второй – в левую группу цилиндров. Каждый воздухоочиститель имел три ступени очистки: первая – отсос пыли эжекционным способом при помощи потока отработавших газов двигателя, проходивших через специальное устройство; вторая – масляная, путем прохождения и поворота потока воздуха над масляной ванной, и третья – при прохождении воздуха через промасленную канитель.