Система смазки двигателя 3ИЛ-164 комбинированная; маслом под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники коленчатого вала и его упорный фланец, распределительные шестерни и вал привода распределителя зажигания; к остальным трущимся поверхностям масло подается разбрызгиванием и самотеком. Стенки цилиндров и кулачки распределительного вала дополнительно смазываются маслом, разбрызгиваемым из шатунных подшипников через отверстия в нижних головках шатунов. Фильтрация масла двойная. Масляный насос укреплен внутри картера. К патрубку крышки корпуса насоса шарнирно присоединена трубка с плавающим маслоприемником, имеющим сетчатый фильтр. В крышке корпуса насоса помещен редукционный клапан в, отрегулированный на давление 3,0—4,0 кГ/см2. Масло от насоса поступает по трубке и каналам в картере и через канал в корпус пластинчато-щелевого фильтра грубой очистки, включенного последовательно в магистраль. Очищенное в фильтре масло поступает через канал в главную магистраль, расположенную в картере с левой стороны.
Из магистрали масло по каналам в перегородках картера проходит к подшипникам распределительного вала и к коренным подшипникам коленчатого вала, а из них по каналам в коленчатом валу к шатунным подшипникам. Из главной магистрали масло также подается к подшипнику вала привода распределителя зажигания, а из переднего конца магистрали масло через отверстие подается на распределительные шестерни. Из переднего подшипника распределительного вала масло по каналам в передней шейке вала подается пульсирующей струей на упорный фланец вала.
Все остальные трущиеся поверхности смазываются разбрызгиваемым маслом. Наиболее нагруженная правая часть цилиндров и кулачки распределительного вала дополнительно смазываются через боковые отверстия в нижних головках шатунов пульсирующими струями масла в моменты совпадения этих отверстий с каналами шатунных шеек.
Детали клапанного механизма смазываются маслом, разбрызгиваемым в картере двигателя. Масло проникает в клапанную коробку через окна в нижней ее части, а к толкателям подается из карманов по отверстиям в направляющих секциях. В карманы масло попадает разбрызгиванием.
В систему смазки параллельно включен фильтр тонкой очистки с элементом АСФО-1. Фильтры грубой и тонкой очистки помещены в общий корпус, имеющий сливную пробку. Часть масла из выходного канала пластинчатого фильтра грубой очистки поступает по каналу под колпак фильтра тонкой очистки, проходит через элемент, очищается и затем сливается по центральному каналу в картер.
Датчик указателя давления масла присоединен к главной магистрали. От главной магистрали отводится трубка для смазки воздушного компрессора тормозной системы. Сливная трубка компрессора присоединена к крышке распределительных шестерен.
Маслоизмерительный стержень и маслоналивная горловина расположены с левой стороны блока.
Вентиляция картера принудительная, открытая. Отсос картерных газов осуществляется по трубе, один конец которой присоединен к крышке клапанной камеры, а другой —'- к воздухоочистителю.
Свежий воздух поступает в картер через фильтр, укрепленный сбоку на маслоналивной горловине. В корпус воздушного фильтра заливается масло.
У двигателя ЗИЛ-157 система смазки отличается от системы смазки автомобиля ЗИД-164 тем, что масляный насос состоит из двух секций. Верхняя секция, снабженная редукционным клапаном и плавающим маслоприемником, подает масло по трубке в систему смазки двигателя, имеющую такое же устройство, как и система смазки двигателя ЗИЛ-164. Нижняя секция насоса забирает масло из картера и снабжена перепускным клапаном, отрегулированным на давление 3—4 кГ/см'2. Нижняя секция подает масло в масляный радиатор трубчатого типа, установленный перед водяным радиатором. От радиатора охлажденное масло по трубке сливается обратно в картер. Для включения радиатора на маслоподводящей трубке установлен краник. При выключении радиатора масло, нагнетаемое нижней секцией насоса, через перепускной клапан сливается обратно в картер двигателя.