Броневая защита была противопульной, с рациональными углами наклона броневых листов. Соединение катаных броневых листов корпуса и башни производилось при помощи электросварки и частично заклепками и болтами. Съемными были подбашенный, надмоторный, лобовой и кормовой листы корпуса.

В танке устанавливался четырехтактный 6-цилиндровый карбюраторный двигатель ГАЗ-202 жидкостного охлаждения мощностью 85 л.с. Два топливных бака общей емкостью 206 л располагались в кормовой части корпуса. Они обеспечивали запас хода до 300 км.

Колонна танков Т-38 на марше. Ленинградский фронт, Невская оперативная группа, Отдельный батальон легких танков, сентябрь 1942 г

Трансмиссия состояла из однодискового главного фрикциона, четырехступенчатой коробки передач автомобильного типа, главной передачи, двух многодисковых бортовых фрикционов, тормозные ленты которых имели накладки из ферродо, и двух одноступенчатых бортовых редукторов.

Движение на плаву осуществлялось с помощью четырехлопастного гребного винта, отбор мощности к которому производился от коробки передач через специальный редуктор и карданный вал. Для обеспечения плавучести и остойчивости верхняя часть корпуса была расширена. Управление на плаву обеспечивалось с помощью двух водоходных рулей. Запас плавучести составлял всего 8% от общей массы машины, которая составляла 5,5 т.

Впервые на серийном отечественном малом танке применили индивидуальную торсионную подвеску. Использование торсионных валов было связано со стремлением обеспечить защиту упругих элементов подвески от боевых повреждений. Однако отсутствие амортизаторов приводило к сильному раскачиванию корпуса машины во время движения.

С 1933-го по 1939 год в части Красной Армии поступило около 4 тыс. плавающих танков Т-37А и Т-38. Факт наличия столь большого числа танков-амфибий у Советского Союза накануне Второй мировой войны служит ныне одним из аргументов в защиту «теории» о немецком превентивном ударе. То есть СССР якобы готовился к агрессии, а Германия вынуждена была защищаться. Многочисленные же танки-амфибии требовались для форсирования водных преград при движении советских войск на запад. Подобная точка зрения не имеет ничего общего с действительностью. Во-первых, в Красной Армии не существовало никаких специализированных амфибийных частей, которые можно было бы рассматривать в качестве сил первого броска при захвате плацдармов на берегах рек. Во-вторых, отсутствовали и какие-либо самоходные плавсредства, предназначенные для обеспечения переправы пехотных подразделений. Сами же плавающие танки для этой цели не годились. Т-37А и Т-38, по принятой тогда классификации, относились к малым танкам и отличались от танкеток лишь наличием вращающейся башни. В задачи же танкеток и малых танков входила, как уже упоминалось выше, главным образом непосредственная поддержка пехоты, а также разведка и боевое охранение. Никаких других задач перед советскими танками-амфибиями не ставилось.

В середине 1930-х годов они поступали в механизированные, а затем и в танковые соединения. В частности, в 1937 году в штат механизированного корпуса входило 67 танков Т-37. В двух боевых эскадронах механизированного полка кавалерийской дивизии имелось до 30 Т-37 и Т-38. В основном же они поступали в танкетные, а затем в танковые батальоны стрелковых дивизий. К сентябрю 1939 года, например, таких батальонов было 80, в каждом насчитывалось по одной танковой роте из 22 единиц Т-37/38.

Боевые машины этого типа состояли и на вооружении воздушно-десантных войск. В 1935 году в Экспериментальном институте НКТП под руководством П.И.Гроховского была разработана универсальная подвеска ПГ-12, предназначенная для транспортировки по воздуху и посадочного десантирования пяти основных образцов боевой техники, в том числе и танка Т-37А. Подвеска имела специальные быстроразъемные узлы, позволяющие отделить танк от самолета с помощью специальной ручки с места штурмана без выхода экипажа. Впервые доставка танков Т-37А по воздуху бомбардировщиками ТБ-3 была продемонстрирована в ходе Киевских маневров 1935 года. Судя по кинокадрам, когда танки, отделившись от самолета, сразу начинали движение, их экипажи во время полета находились в машинах.