Главная передача этого автомобиля двойная, одна пара — конические шестерни со спиральными зубьями, вторая пара — цилиндрические шестерни с косыми зубьями; общее передаточное число 6,32.
Основными частями главной передачи являются картер, ведущая коническая шестерня с валом и двумя коническими подшипниками; ведомая коническая шестерня, ведущая цилиндрическая шестерня с валом и двумя коническими подшипниками, ведомая цилиндрическая шестерня.
Картер главной передачи крепится к балке моста болтами в вертикальной плоскости. Ведущая коническая шестерня изготовлена заодно с валом, который вращается на двух конических подшипниках, установленных в стакане, прикрепленном к картеру. Между стаканом и картером находятся прокладки. На валу между внутренними кольцами подшипников расположены распорная втулка и две регулировочные шайбы. Выход вала ИЗ картера уплотняется резиновым самоподжимным сальником.
Ведомая коническая шестерня прикреплена заклепками к фланцу вала. Ведущая цилиндрическая шестерня изготовлена заодно с валом, который также вращается на двух конических подшипниках, установленных в боковых крышках картера. Ведомая цилиндрическая шестерня прикреплена к чашкам дифференциала.
Регулировка конических подшипников вала осуществляется подбором толщины шайб 2 так, чтобы момент, необходимый для поворота этого вала при отсоединенной ведомой шестерне 6, был равен 0,1—0,35 кгс • м. Конические подшипники вала 4 регулируются подбором толщины прокладок, устанавливаемых под крышки этих подшипников; момент, необходимый для проворачивания вала 4, равен 0,1—0,35 кгс • м.
Боковой зазор в зацеплении конических шестерен должен быть у широкой части зуба 0,15—0,4 мм. Этот зазор регулируется изменением количества прокладок 3 и перестановкой прокладок из-под крышек подшипников вала 4 с одной стороны на другую. Правильность зацепления конических шестерен проверяется на краску по пятну контакта.
Дифференциал автомобиля ЗИЛ-130 шестеренный, конический; по устройству и работе аналогичен дифференциалу автомобиля.
Полуоси фланцевые, полностью разгруженные, по устройству одинаковые с полуосями автомобиля ЗИЛ-131.
В картер главной передачи заправляется 4,5 л масла. Контрольно-заливное и сливное отверстия, закрываемые пробками, находятся в картере моста.