Первый образец станкового пулемета на основе ДП на универсальном станке Колесникова Дегтярев представил уже в начале 1930 г. Впоследствии пулемет дорабатывался неоднократно, как в связи с выявлявшимися недостатками, так и из-за менявшихся требований. Так, в 1933 г. пулемет приспособили под матерчатую ленту от «Максима», затем переключились на рассыпную ленту типа «.Максим-Виккерс».
В разработке пулемета вместе с В.А. Дегятревым принимали участие П.Е. Иванов, С.М. Крекин, мастер А.И. Кузнецов, слесарь-механик НД Зернышкин.
В результате многочисленных доработок станковый пулемет становился все менее унифицированным с ручным, однако ряд общих черт сохранил. Автоматика действовала за счет отвода пороховых газов в газовую камеру, расположенную снизу в средней части ствола. Ход тового поршня — длинный, газовая камера — с патрубком. Количество отводимых пороховых газов ограничивалось с помощью регулятора газовой камеры. Выстрел производился с заднего шептала. Запирание канала ствола производилось двумя симметричными боевыми упорами — ударник затворной рамы, продвигаясь вперед, разводил боевые упоры в стороны, при движении назад рама своими скосами сводила упоры. Оригинальной чертой пулемета был двойной темп стрельбы — 600 выстр./мин для стрельбы по наземным целям и 1200 выстр./мин для стрельбы по воздушным целям. Для этого служил смонтированный в затыльнике пружинный буфер. При больших углах возвышения буфер включался, увеличивая скорость наката.
Сменный ствол снабжался поперечным оребрением и коническим пламегасителем. Для облегчения смены ствола и переноски пулемета служила складная рукоятка на стволе.
Пулемет имел складной рамочный прицел со шкалами для легкой и тяжелой пуль. Органами управления служили две рукоятки затыльника и рычаг спуска, выполненные по типу «Максима». В связи с их установкой возвра тно-боевую пружину (размещавшуюся на опытных образцах в трубке затыльника) перенесли в трубку снизу ствольной коробки с левой стороны. Рукоятка заряжания располагалась с правой стороны.
Наибольшие проблемы создавал механизм питания. Подачу ленты производил механизм ползункового типа при ходе подвижной системы назад. Пружинный извлекатель затвора извлекал патрон из ленты, снижатель опускал патрон закраиной в жесткие лапки затвора. Те же лапки извлекали из патронника стреляную гильзу, которая отражалась вниз следующим патроном. Сложная траектория при высоком темпе стрельбы требовала высоких ускорений, вызывавших частый демонтаж или деформацию патрона. Поэтому использовались патроны только со стальной или биметаллической гильзой, использование в ДС-39 патронов с латунной гильзой запрещалось.