到1952年2月下旬，图纸翻译全部完成。中央财经委主任陈云召集相关部委对苏方的设计进行审核。当时新中国刚刚成立，中国也缺乏专门的技术人才对苏联的设计进行技术审查，基本上是苏联提供什么样的设计，中国就同意什么样的设计，再加上当时中苏双方的火热关系，审核很快通过了。1952年4月4日，汽车筹备组代表财经委起草了审批文件，大意是：中华人民共和国政府同意苏联政府对中国第一汽车厂的初步设计。
设计完成后，下一步就需要订购设备。根据协议，一汽的设备基本都由苏联政府代为订购，苏联自己能生产的都在苏联订货，苏联自己暂时不能生产的，则由苏联向世界各国订购。虽然由苏方代为订货，但每一项订货内容，中方都必须派人参与。中央财经委迅速决定，派遣由孟少农、李刚、陈祖涛、潘承烈组成的订货代表小组去莫斯科办理设计联络、设备分交、聘请专家、派遣实习生等具体事宜。
技术设计完成后便需要根据技术要求设计施工图。汽车厂的施工图设计是非常复杂的，它要按照技术设计的要求，把每个车间包括车间里的每台设备以及所有的工模夹具，包括厂房结构、供电、供水等都要精确地定位。偌大一个汽车制造厂，几百个车间厂房，数百万台的设备、工模夹具，要将这些精准地在图纸上定位，工作量极其巨大。由于施工图设计的工作量太大，苏联政府决定由斯大林汽车厂负责全面包建一汽，包括提供产品设计、组织工艺和施工设计。苏方以斯大林汽车厂为主，联合26个苏联设计单位，共600多位设计人员，完成了一汽的全部工艺和施工设计，并向中方提供了产品的全部设计图纸和技术资料。
斯大林汽车厂专门成立了由总工艺师茨维特科夫总负责的“A3～1”（即中国一汽）设计组和“援建中国‘一汽’办公室”。全厂每个车间的技术科长都作为设计组的成员参加进来。在斯大林汽车厂的努力下，1953年4月6日，苏联设计的第一批建筑施工图纸送达长春。6月23日，苏联贸易部通知中方，已经批准由苏方供应一汽生产所需的全部工具、夹具、辅具的图纸及其中较为复杂的工具的制造。
按照规范，设计单位完成设计后，需要由委托设计单位对设计结果进行审查，但当时中方基本不具备对设计结果进行审查的技术能力，而且这种审查在中苏两国来回倒腾，费时费力。考虑到现实情况，1954年2月，一机部授权郭力在莫斯科批准苏方对一汽的技术设计。
一汽开始设计后，各项建设准备工作也紧锣密鼓地展开。一座现代化汽车制造厂的建设工程涉及工业建设安装等很多方面，中方根据自身的经济发展水平和能力，将一汽的建成时间定为4年，即1953年1月开工至1957年3月正式投入生产。但苏联方面对此却不认可，苏方表示：斯大林同志对援建中国汽车厂非常关注，重大事情都亲自过问，并且希望尽快建成，所以苏方安排的建成时间是3年，希望中方在建成时间上能和苏联协调一致，并提交了3年建成的进度表。一机部部长黄敬和副部长段君毅认为这件事情非同小可，于是直接向党中央、毛主席汇报。一机部在报告中说：“按我部现有力量，4年完成犹有困难，3年完成更无把握……将会带来进口设备积压和专家延聘等一系列问题。”
一机部的报告被提交中央政治局讨论，段君毅列席了会议。毛泽东、刘少奇、周恩来、朱德、邓小平等都发了言，他们认为，提前一年虽然有很多困难，但可以全国动员支持一汽建设，而一汽提前一年建成，对中国经济将有很大的好处，对全国人民也会有极大的鼓舞作用，会议决定，举全国之力，用三年时间建成一汽。1953年6月9日，毛泽东亲自签发了“中共中央关于三年建设长春汽车厂的指示”：
有必要通报全国，责成有关部门，对长春汽车厂的建设予以最大的支持，力争3年内建成。并具体规定目前所需技术干部和行政管理干部，中央组织部应迅速尽量予以调配，将来该厂需要在国内制造的设备，各企业应尽量优先予以制造，并切实保证质量，在材料和物资供应上，国家物资分配应优先予以调拨，交通部门应保证及时运输。
建国之初，党中央为一个企业建设发出文件，在党的历史上还是第一次，它说明一汽建设对全国政治和经济发展的重要意义。根据中央的这个文件，一机部立刻开始按照苏联的进度表调整建设安排，并报党中央批准。于是，在1953年国内恢复经济、支援抗美援朝的热潮中，又多了一项支援一汽建设的热潮。“三年建成一汽”成为当时最鼓舞人心的口号。
1953年6月，毛泽东为一汽奠基题词。7月15日，长春天晴气朗，一汽举行了隆重的开工仪式。一汽一号门前广场上彩旗飘扬，人头攒动，广播喇叭里播放着激昂的乐曲，两辆大起重机将两面五星红旗徐徐升起，李岚清、王恩魁、李柏林、周同义、贾志学等六名青年共产党员将刻有毛泽东题词“第一汽车制造厂奠基纪念”的汉白玉基石放置在厂区中心广场基座上，东北人民政府副主席林枫、一机部部长黄敬、一汽厂长饶斌挥锹铲土，中国汽车工业史上第一场规模空前的建设工程开始了。
一汽整个建设工程共有106个项目，要在三年时间内完成，困难非常之大。中央关于三年建成一汽的指示，造成了全国各行各业支援一汽的局面，大大加快了一汽建设的进度。到1956年，一汽共完成建筑面积702480平方米，安装设备7552台，铺设管道86290米，制造工艺装备2万多套。
一汽的设备总数达到8000多台，占总量38.4％的大型复杂设备都购自苏联和其他国家，成套设备的80％由苏联提供，为一汽承担设备制造的苏联企业有200多家，其中包括苏联所有著名的机械设备制造厂。如螺旋伞齿轮切齿机、曲轴连杆轴径切割机、缸体多头铣床、缸体轴孔镗床、锻造机械压力机等高精尖设备在苏联的一些机床厂也是第一次设计和试制。斯大林汽车厂试制了两台3500吨大梁压床，一台自用，一台就提供给一汽。这个庞然大物重660吨，十几米高，为了将它从苏联运到中国，苏联专门制造了有16轴载重185吨的凹形列车。所有的这些机床设备，在苏联试制完成后要进行严格的试用检测，完全合格后才运往中国。有些设备苏联自己也不能生产，于是便由他们进口再转往中国。如英国造的可锻铸铁矫正油压机、东德的pele压床、捷克的vr–2攻丝机等。根据生产需要，非标准工具22524种，苏联供应的就有11941种。
