Система охлаждения двигателя Д-75 обеспечивает более усиленное и равномерное охлаждение верхних частей гильз цилиндров и наиболее нагреваемые части головки блока цилиндров.
Водяной насос гонит воду в распределительный коллектор, а из него вода параллельными потоками поступает по четырем отверстиям, расположенным против каждого цилиндра, в рубашку блок-картера и далее через дополнительные отверстия в блок-картере и в головке блока в горизонтальные каналы для охлаждения выпускных каналов и камер сгорания.
Для полного слива воды из рубашки охлаждения блок-картера последняя соединена с правой стороны с нижним баком радиатора трубкой небольшого диаметра. У водяного насоса несколько изменена конструкция шкива вентилятора, а крыльчатка вентилятора имеет шесть лопастей.