За основу будущей машины горьковчанами были взяты узлы и агрегаты ГАЗ-61 имеющие достаточно высокую надежность. Правда, в соответствии с заданием значительно уменьшили колею машины, что привело к неоправданной переделке мостов. Вездеход ГАЗ-64 имели открытый, простой в производстве, бездверный кузов с поперечными сиденьями. Автомобиль был рассчитан на перевозку 4-5 человек. Лобовое стекло – откидывающееся вперед, верх – брезентовый. Конструкция рамы с закрытыми лонжеронами отличалась высокой прочностью. Спереди устанавливался жесткий бампер, сзади - буксирное устройство. Бензиновый четырехцилиндровый 54-сильный двигатель и 4-ступенчатая коробка передач от грузовика ГАЗ-ММ, задний мост, передний ведущий мост, раздаточная коробка, колеса, тормоза и рулевое управление, были унифицированы с легковым полноприводным автомобилем ГАЗ-61-40. На базе радиатора грузовика ГАЗ-ААА был радиатор новый разработан. Подвеска переднего моста, имеющая четыре четвертьэллиптические рессоры, имела оригинальную конструкцию. Высокая проходимость автомобиля была получена за счет обеих ведущих осей, усиления рамы, увеличенного передаточного числа в трансмиссии, укороченной база автомобиля, увеличения углов въезда (передний —75°, задний —33°), шин с покрышками специального профиля. Передний ведущий мост имеет привод от раздаточной коробки, размещенной за коробкой передач. Включение/выключение моста производятся водителем с помощью рычага. Технические характеристики: Колесная формула – 4х4; Масса – 1320 кг; Длина – 3350 мм; Ширина – 1685 мм; Высота – 1700 мм; Мощность двигателя – 54 л.с.; Максимальная скорость по шоссе – 90 км/ч; Запас хода по шоссе – 500 км; Преодолеваемый уклон – 38 градусов; Количество мест в кабине – 4.