Dans sa construction, le Chaffee reste un blindé classique. La motorisation est placée à l’arrière et la boite de vitesse à l’avant. L’accès pour les opérations de maintenance est facilité par un immense plaque hexagonale boulonnée sur le glacis avant. La tourelle abrite 3 membres d’équipage, le chef de char étant à gauche avec devant lui le tireur, et le chargeur à droite, à la manière des panzers. Le pilote est assis à l’avant gauche de la caisse, et à sa droite, le co-pilote qui est équipé des commandes de pilotage en double. L’équipage est initialement prévu au nombre de 4 hommes, pour 5 postes. Dans la théorie, le co-pilote devient chargeur pendant les phases de combat. Cependant, cette composition n’est pas figée et il est très fréquemment de voir un équipage de 5 hommes dans un Chaffee.

Le moteur est directement importé du M5A1 Stuart, d’une fiabilité à toute épreuve. La motorisation est ainsi assurée par deux V8 essence Cadillac de 5,7 litres de cylindrée. Accouplé, ils délivrent chacun une puissance de 140 cv, autorisant une vitesse de 56 km/h sur route et 38 km/h en tout-terrain. Ils permettent ainsi au M24 de jouer pleinement son rôle de char de reconnaissance. Son réservoir de 500 litres ne lui permet toutefois de ne parcourir que seulement 161 km, ce qui est assez faible pour un blindé de ce type. La performante logistique américaine comble en partie ce défaut.

Le train de roulement à bogies des M5 Stuart est avantageusement remplacé par un système de type «Vickers» à cinq galets de roulement et trois rouleaux porteurs, ce qui permet au blindé d’être équipé de chenilles plus larges et donc d’améliorer sa mobilité en tout-terrain. Lorsque les chenilles composées de 75 patins sont usées, il suffit de retirer un seul patin pour retrouver un tension correcte, facilitant d’autant la maintenance en campagne. Les barres de torsion sont celles du tout nouveau chasseur de char M18 Hellcat.

Concernant le blindage, le cahier des charges stipule que le poids du M24 Chaffee ne doit pas excéder les 20 tonnes. Des concessions sont donc nécessaires dans ce domaine et les ingénieurs sont obligés d’incliner les plaques de blindage au maximum pour garantir une protection correcte. De ce fait, le glacis de la caisse est orienté à 30° et les parois latérales de la tourelle à 60°, procurant du même fait une silhouette basse au Chaffee. L’équipage ne doit cependant son salut qu’aux dimensions réduites du blindé ainsi que sa mobilité, qui est encore aujourd’hui la meilleure protection des véhicules de reconnaissance.

Alors que Chrysler gère la conception du projet dans son ensemble, le Rock Island Arsenal a en charge l’armement principal autour duquel le Chaffee doit être développé. Par chance, à la même époque, l’Army Air Force met au point un canon antinavire de 75 mm, qui doit être installé sur le bombardier B-25H Mitchell. Ce canon, dérivé du M4 Sherman, à l’avantage d’être très léger, ce qui convient parfaitement à la philosophie générale du M24. La pièce est courte, stabilisée hydrauliquement et bénéfice d’un recul léger. Mais la faible vitesse initiale de sa munition, identique au Sherman n’en fait cependant pas le candidat idéal, surtout depuis l’apparition de la nouvelle génération de blindés lourds allemands. Après plusieurs tests effectués, il s’impose malgré tout comme le meilleur compromis, sa mission n’étant pas d’engager le combat, sauf si pris à partie, mais bien de renseigner sur l’ennemi et ses capacités.