Необходимы были более мощный и надежный двигатель, современная ходовая часть и подвеска с лучшими характеристиками, хорошие водоходные качества — скорость на плаву 7 — 8 км/ч. У новой машины неизбежно возрастала и боевая масса (по ТТТ — до 4800 кг), что уже исключало применение 4-цилиндрового двигателя ГАЗ-М мощностью 50 — 52 л.с. К счастью, Горьковский автомобильный завод имени Молотова (ГАЗ), единственный поставщик силовых агрегатов для малых танков, в то время готовился к переходу на более современные и надежные 6-цилиндровые автомобильные двигатели ГАЗ-11 типа «Додж» Д-5 «Экспорт» мощностью до 87 л.с. (рабочий объем 3,569 л) с удельными показателями, вполне устраивавшими танкостроителей.
В конце 1938 года к проектированию нового плавающего танка 010 приступил отдел главного конструктора по танкостроению завода № 37. Этот отдел с 1934 года возглавлял орденоносец инженер Николай Александрович Астров (1906 — 1992), впоследствии выдающийся создатель многочисленных образцов отечественной бронетанковой техники (26 типов боевых машин пяти семейств, разработанных под его руководством, состояли и состоят на вооружении Красной, Советской и Российской Армий), Герой Социалистического Труда, лауреат трех Сталинских и трех Государственных премий, доктор технических наук, заслуженный деятель науки и техники.
В первую очередь по-новому сконструировали корпус танка — для повышения запаса плавучести заметно увеличили его высоту, а для повышения остойчивости придали ему трапециевидную в поперечном сечении форму с уширенной верхней частью. Экипаж, состоявший по-прежнему из двух человек, размещался в машине по продольной схеме: механик-водитель — в передней части боевого отделения (в отделении управления), почти по оси танка, что улучшало наблюдение по курсу и по обоим бортам; стрелок-командир — в башне с вооружением, установленной по центру бронекорпуса за водителем, с заметным, на 250 мм, смещением к левому борту. Силовой агрегат располагался продольно, максимально близко к правому борту, маховиком двигателя вперед, причем доступ к наиболее ответственным и уязвимым частям двигателя — агрегатам системы питания — был возможен изнутри боевого отделения после снятия бронеперегородки. Трансмиссия и механизмы поворота, как и прежде, находились в носовой части машины, что хорошо сочеталось с передним расположением ведущих звездочек. В кормовой части корпуса, по бортам, размещались два бензобака по 100 л каждый, справа за двигателем — радиатор и теплообменники. В нижней части кормы, в специальной гидродинамической нише корпуса, устанавливались гребной винт и водоходные рули, причем винт, в отличие от Т-38, хорошо защищался от возможных внешних повреждений. Центр водоизмещения корпуса так соотносился с центром тяжести, что на плаву машина имела небольшой и даже полезный дифферент на корму и была сбалансирована в поперечном направлении. Были приняты и специальные меры для улучшения водоходности танка: создана гидродинамически благоприятная (попутная) форма корпуса; введен откидной волноотражатель в носу; высоко подняты воздухопритоки, прикрытые колпаком, жалюзи и приборы наблюдения; полностью герметизированы все крышки, люки и заслонки. Это позволяло танку уверенно преодолевать водные преграды с быстрым течением и с большим, до 3 баллов, волнением, практически обеспечив его непотопляемость в этих условиях. Но на всякий случай экипаж снабжался спасательными поясами.
Общее отделение управления и боевое (на Т-38 членов экипажа разделял двигатель) облегчало непосредственную связь между механиком-водителем и делало их взаимозаменяемыми без выхода наружу. Каждый имел свой входной верхний люк и, кроме того — общий аварийный люк в днище корпуса. Единый внутренний объем позволил разместить на командирских танках в левой нише корпуса на специальном подрамнике довольно громоздкую радиостанцию. В целом компоновка нового танка была рациональной и хорошо продуманной.
В конструкции корпусных деталей широко применялся принцип максимально возможного наклона бронелистов, что существенно повышало их пулестойкость. Сравнительно низкая (470 мм), но широкая башня имела форму усеченного конуса с диаметром основания 1115 мм и большим углом наклона образующей (25°, фактически 22,3°). Удачная форма башни стала впоследствии образцом для подражания на многих легких бронемашинах, в том числе и послевоенных. Толщина брони была увеличена всего на 2 — 4 мм, но заметно дифференцирована на основе анализа вероятности поражения при обстреле крупнокалиберными и бронебойными пулями нормального калибра с дистанции от 300 м, а также попаданий крупных, массой свыше 12 г, осколков. Ранее на разведывательных машинах применялась равноценная по периметру броня — одинаково важной считалась защита со всех ракурсов. Пулестойкость корпуса почти на порядок повышала катаная гетерогенная броня марки КО («Кулебаки-ОГПУ») с цементированным и закаленным на высокую твердость наружным слоем. Впервые широко использовалась сварка листов такой брони со стороны внутреннего незакаленного слоя — «мягкой» подушки. Правда, корпусные детали получались дорогими и из-за деформаций требовали правки. Некоторые элементы бронекорпуса крепились пулестойкими заклепками из самозакаливающейся стали Э16.