เครื่องยนต์ซีรีส์ 645 เข้าสู่การผลิตในปี พ.ศ. 2508 เนื่องจากซีรีส์ 567 มีแรงม้าเพิ่มขึ้นถึงขีดจำกัด จึงจำเป็นต้องมีการกระจัดที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งทำได้โดยการเพิ่มการเจาะจาก 8+1⁄2 นิ้ว (216 มม.) ในซีรีส์ 567 เป็น 9+1⁄16 นิ้ว (230 มม.) ในซีรีส์ 645 ในขณะที่ยังคงระยะชักและความสูงของกระดานเท่าเดิม ในขณะที่ห้องข้อเหวี่ยงได้รับการดัดแปลงจากเครื่องยนต์ซีรีส์ 567, เครื่องยนต์ 567C และใหม่กว่า (หรือเครื่องยนต์ 567 ที่ได้รับการดัดแปลงเป็นข้อกำหนดเฉพาะของ 567C ซึ่งบางครั้งเรียกว่าเครื่องยนต์ 567AC หรือ 567BC) สามารถรองรับชิ้นส่วนบริการของซีรีส์ 645 ได้ เช่น ชุดประกอบกำลัง ในทางกลับกัน เครื่องยนต์ 567E ใช้บล็อกซีรีส์ 645E พร้อมชุดจ่ายกำลังซีรีส์ 567

เครื่องยนต์ 645 ทั้งหมดใช้โบลเวอร์แบบ Roots หรือเทอร์โบชาร์จเจอร์เพื่อกำจัดกระบอกสูบ สำหรับเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ เทอร์โบชาร์จเจอร์เป็นแบบขับเคลื่อนด้วยเกียร์และมีคลัตช์แบบโอเวอร์รันนิ่งซึ่งช่วยให้ทำหน้าที่เป็นเครื่องเป่าลมแบบแรงเหวี่ยงที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่ำ (เมื่อการไหลของก๊าซไอเสียและอุณหภูมิเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะขับเคลื่อนกังหัน) และเทอร์โบชาร์จเจอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยไอเสียล้วนๆ ด้วยความเร็วสูงกว่า เทอร์โบชาร์จเจอร์สามารถกลับไปทำหน้าที่เป็นซูเปอร์ชาร์จเจอร์ได้ในระหว่างที่มีความต้องการกำลังขับของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้นอย่างมาก แม้ว่าการบำรุงรักษาจะมีราคาแพงกว่าโบลเวอร์ Roots แต่ EMD อ้างว่าการออกแบบนี้ช่วยลดการใช้เชื้อเพลิงและการปล่อยมลพิษ "อย่างมีนัยสำคัญ" ปรับปรุงสมรรถนะในระดับความสูงที่สูง และยังเพิ่มแรงม้าสูงสุดสูงสุดได้สูงสุดถึง 50 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ Roots blood เช่นเดียวกัน การกระจัดของเครื่องยนต์