Новейшие дизели с их высокоточной прецизионной топливной аппаратурой потребовали высочайшей технической и производственной культуры. Именно тогда, в 1935 г., приняв казавшееся поначалу спорным решение, советское руководство заложило основы мобилизационной готовности предприятия, способного изготовить изделие практически любого уровня сложности. Культура изготовления прецизионной топливной аппаратуры дизельных двигателей не шла ни в какое сравнение с кустарным производством не только тракторов русского типа, предложенных ЦОМом, но и еще недавно считавшихся последним словом техники лигроиновых С-60. Дальновидность этого решения стала очевидной при освоении танковых дизелей в годы Великой Отечественной войны, а позднее — и других специальных изделий.

Параллельно реконструкции завода велись испытания и доводка тракторов опытной партии. После успешного завершения испытаний в селе Жердевка Воронежской области правительственная комиссия отметила в акте:

«Дизель-мотор М-17, запроектированный ЧТЗ и НАТИ и осуществленный на опытном заводе ЧТЗ, может быть рекомендован для пуска в массовое производство, как экономичный, современный дизель-мотор, не уступающий лучшим заграничным образцам».

24 декабря 1936 г. на совещании у директора была утверждена общая компоновка серийного трактора С-65. В начале следующего года в цехах приступили к планомерному демонтажу, перестановке и монтажу нового оборудования. На заводе освоили производство чугунов с высоким содержанием никеля и ввели литейный конвейер. Бронзовое литье заменили штамповкой из латуни. Прецизионное отделение с полами, устланными линолеумом, разительно отличалось от мясохолодильника опытного завода. Но главным секретом успеха ЧТЗ стала кадровая политика. Средняя месячная зарплата рабочего в сентябре 1935 г. составляла 241 руб., а инженерно-технического работника (ИТР) — 522 руб. и была самой высокой в системе автотракторной промышленности.

31 марта 1937 г. был прекращен выпуск тракторов С-60, а 20 июня с конвейера сошел первый серийный дизельный С-65.

Использование на новом тракторе более мощного и тяжелого двигателя потребовало внести по сравнению с С-60 изменения в конструкцию подмоторной рамы и системы охлаждения. Главным визуальным отличием С-65 стали капот, закрывавший мотор, и измененный радиатор с надписями «Сталинец» и «Дизель». В жаркую погоду боковины капота зачастую снимались. Позднее, если боковины терялись, их могли изготовить заново из подручных материалов. Первые тракторы не имели кабин, поэтому нередко кустарно дооснащались самодельными конструкциями или подходящими кабинами, заимствованными, например, от грузовых автомобилей.

Рама трактора состояла из двух продольных швеллеров и двух стальных литых поперечин. Она крепилась к корпусу передачи шестью костылями с каждой стороны. Как и у предшественника, рама и корпус передач составляли остов трактора. Раму гусеничных тележек, включавшую скрепленные болтами швеллерные балки, удлинили. Каждая гусеница состояла из 34 звеньев и была на звено длиннее гусеницы С-60. Рама трактора опиралась на тележки гусениц с помощью балансирного устройства, которое позволяло (аналогично С-60) передней части гусеницы подниматься при преодолении препятствий независимо от другой гусеницы. Двойные пружины балансиров воспринимали и смягчали толчки и удары о тележку. Рулевое управление трактором осуществлялось с помощью двух фрикционов гусениц. Управление каждым фрикционом было индивидуальным. Рычаги управления располагались перед сиденьем водителя.

Тяговое устройство трактора состояло из переднего крюка и заднего сцепного прибора. Первоначально на С-65 устанавливался такой же сцепной прибор, как на С-60. В нем тяговая скоба могла перемещаться только в горизонтальном положении и фиксировалась в пяти положениях, но позднее ввели буксирный крюк со спиральной пружиной, более подходящий для сцепки с артиллерийскими системами.

Сиденье водителя состояло из мягкой пружинной подушки, спинки и двух подлокотников. Состав электрооборудования С-65 отличался от С-60. Электрическое освещение было выполнено по однопроводной схеме и включало динамо, четыре фары, штепсельную коробку и переключатель. Динамо располагалось с левой стороны над водяным насосом и приводилось в действие от шестерен распределительного механизма. Две передние фары крепились к боковинам радиатора, а две задние — на крыльях с обеих сторон сиденья. Для регулировки направления света фары могли поворачиваться на кронштейнах. Штепсельная коробка с пятью разъемами (как на тракторах «Sixty», закупленных Зернотрестом) для подсоединения добавочных ламп прицепных приспособлений находилась под сиденьем водителя. При необходимости на С-65 могли устанавливаться более мощные фары автомобильного типа.

Трактор С-65 со сцепным прибором типа С-60.	Поврежденный и брошенный трактор С-65. Машина оснащена модернизированным сцепным прибором.