Механизм газораспределения – верхнеклапанный, состоящий из распределительного вала с шестернёй, роликовых толкателей качающегося типа, штанг, коромысел с винтами для регулировки тепловых зазоров, впускных и выпускных клапанов. Механизм приводится в движение от косозубой шестерни, которая установлена на хвостовике коленчатого вала. Осевой зазор в упорном подшипнике распределительного вала должен быть в пределах 0,06-0,21 мм.
Номинальные зазоры между коромыслами и торцами стержней клапанов в закрытом состоянии на прогретом двигателе составляют 0,25 мм для впускных клапанов и 0,30 мм для выпускных клапанов. Впускные клапаны открываются за 20 градусов до прихода поршня в в. м. т. и закрываются после н. м. т : на двигателе ЯМЗ-238НБ через 46 градусов, а на двигателе ЯМЗ-240Б – через 56 градусов. Выпускные клапаны открываются на двигателе ЯМЗ-238НБ за 66 градусов, а на двигателе ЯМЗ-240Б за 56 градусов до прихода поршня в н. м. т. и закрываются через 20 градусов после прихода поршня в в. м. т. Перекрытие клапанов на обоих двигателях в зоне в. м. т. равно 40 градусов, а в зоне н. м. т. – 112 градусов по углу поворота коленчатого вала. Продолжительность открытия клапанов на двигателе ЯМЗ-238НБ разная – она составляет для выпускных клапанов 266 градусов, а для впускных клапанов – 246 градусов. Продолжительность открытия впускных и выпускных клапанов на двигателе ЯМЗ-240Б одинаковая, она составляет 256 градусов. Меньшая продолжительность открытия впускных клапанов и большая продолжительность открытия выпускных клапанов на двигателе ЯМЗ-238НБ в сравнении с двигателем ЯМЗ-240Б объясняется наличием турбонаддува с использованием энергии выпускных (отработавших) газов.