Бронетранспортер имел классическую капотную компоновку. В передней части корпуса БТРа находилось моторное отделение, в средней части — отделение управления и в кормовой части — боевое (десантное) отделение. В вертикальных бортовых листах корпуса имелось по три круглых амбразуры для наблюдения и стрельбы из личного оружия десанта. Еще две амбразуры имелись в кормовом листе корпуса. Амбразуры закрывались сдвижными броневыми крышками. Для безопасного спешивания десанта назад, под защиту бронекорпуса, служила кормовая двухстворчатая дверь. К сожалению, на последующих моделях советских БТРов такая схема высадки десанта уже не применялась. Посадка и высадка командира и механика-водителя производилась через боковые двери, верхние части которых выполнялись откидными. Наблюдение за местностью вне боя командир и механик-водитель вели через два застекленных смотровых окна. В боевом положении они закрывались броневыми крышками, в которых были смонтированы приборы широкого обзора Б-1. На машинах ранних выпусков приборы Б-1 устанавливались и в верхних откидных щитках боковых дверей. Позже сочли достаточным оставить в дверях только смотровые щели с регулируемыми заслонками.
Вне боевой обстановки боевое отделение сверху закрывалось брезентовым тентом. Для этой цели вдоль бортов внутри корпуса, в верхней его части были установлены трубчатые дуги.
Машина, в зависимости от модификации, была вооружена 7,62-мм пулеметом СГМ или СГМБ. На первых образцах бронетранспортеров устанавливались пулеметы СГ-43. Пулемет обеспечивал поражение открытых и находившихся за небольшими складками местности живой силы и огневых средств противника на расстоянии до 1000 м. Для установки пулемета использовалась верхняя часть штатного станка, состоявшая из вертлюга, сектора и постели. Пулеметная установка располагалась на одном из четырех вертлюжных кронштейнов. Основной кронштейн был установлен на верхнем лобовом листе корпуса БТР над отделением управления. Два кронштейна находились на бортах корпуса, четвертый кронштейн — на поперечине кормы корпуса. Боекомплект к пулемету составлял 1250 патронов. На эти же кронштейны могли устанавливаться ручные пулеметы ДПМ или РПД, входившие в состав вооружения десанта. Для этой цели имелись два съемных переходника, которые могли быть вставлены в гнезда кронштейнов.
Мощность шестицилиндрового рядного карбюраторного двигателя ЗИС-123 по сравнению с мощностью двигателя автомобиля ЗИС-151 была увеличена до 110 л.с. В системе питания двигателя имелись два топливных бака емкостью 150 л каждый.
БТР-152 имел две независимо действовавших системы тормозов: систему ножного тормоза, действовавшую на все колеса, и систему ручного (стояночного) тормоза, действовавшую на ведомый вал коробки передач. Двухколодочные тормоза в системе ножного тормоза имели пневматический сервопривод. В конструкции рулевого механизма были применены глобоидальный червяк и тройной ролик. Минимальный радиус поворота машины по колее наружного переднего колеса составлял 10,1 м.
Бронетранспортер обладал неплохими тяговыми характеристиками, которые позволяли ему с более высокой, чем у гусеничных тягачей, скоростью буксировать в боевой обстановке 85-мм и 100-мм противотанковые пушки, 57-мм и 85-мм зенитные орудия, а также 160-мм минометы. При этом машина на марше обеспечивала достаточную защиту орудийных расчетов от ружейно-пулеметного огня.
Электрооборудование машины было выполнено по однопроводной схеме. Номинальное напряжение бортовой сети составляло 12 В. Для обеспечения внешней связи использовалась радиостанция 10РТ-12, уже устаревшая к тому времени и довольно громоздкая для бронетранспортера. Дальность надежной связи телефоном при работе со штыревой антенной высотой 4 м в боевых условиях составляла 7-15 км.
Бронетранспортер БТР-152В был оборудован централизованной системой регулирования давления воздуха в шинах с внешним подводом. Максимальное давление воздуха в шинах колес составляло 294 кПа (3 кг/см2
). Шины И-111 размером 12,00–18 дм увеличенного профиля значительно повысили проходимость БТР по грунтам с низкой несущей способностью. Этому также способствовало увеличение передаточного числа главной пары ведущих мостов с 6,67 до 7,6. В связи с тем, что на 400 кг возросла боевая масса бронетранспортера, его максимальная скорость снизилась до 65 км/ч, а запас хода по топливу — до 550 км.