Значительные усовершенствования имеет система охлаждения двигателя ГАЗ-51. Для обеспечения быстрого прогрева двигателя в верхнем патрубке радиатора установлен термостат, который обеспечивает циркуляцию воды в радиаторе только при нагреве ее до температуры 65—70°. До открытия клапана термостата вода циркулирует в рубашке двигателя. Пробка радиатора закрывает систему герметично « имеет два клапана — выпускной и впускной. Выпускной клапан открывает выход парам воды только тогда, когда давление повысится примерно на 0,25 ат. Вследствие повышенного давления закипание воды происходит лишь при температуре 108°. Для лучшего распределения охлаждающей воды в блок двигателя вставлена водораспределительная труба, направляющая воду в наиболее нагретые места.
Впереди радиатора установлены жалюзи, регулирующиеся с места водителя, которые дают возможность поддерживать нормальную температуру охлаждающей воды.
Очень ценным устройством с точки зрения сохранения двигателя и облегчения работы шофера является наличие 20—40 мин. (в зависимости от температуры наружного воздуха) нагреть двигатель до температуры около 50°, при которой двигатель легко пускается.
