冷却室位于车体中部，上部装有冷却装置，包括肋片扁管式铜散热器，以及两个利用液力偶合器传动的冷却风扇，下部装有两台液力传动箱，以及传动油热交换器、空气压缩机等辅助设备。动力室和传动冷却室车顶部分设有可拆式顶盖，以便检修和吊装柴油机等大型部件。车体下方两台转向架之间的空间，吊挂着一个燃油箱、两个总风缸和铅酸蓄电池组。
柴油机.东方红3型柴油机车装用两台12V180ZL型柴油机（后来根据中华人民共和国国家标准GB725-82《内燃机产品名称和型号编制规则》更名为12V180ZJ型柴油机）