Самолет имел прямое высоко расположенное крыло большого удлинения и стреловидное хвостовое оперение, обеспечивающее устойчивость и управляемость на скоростях до 900 км/ч. Основной конструктивной особенностью крыла явился технологический разъем по линии хорд вдоль всего размаха. При этом каждая половина крыла разделялась на ряд панелей, включавшей в себя все элементы продольного и поперечного набора, что позволяло значительно расширить фронт сборочных работ и, следовательно, ускорить постройку самолета. Другие элементы конструкции бомбардировщика также были выполнены с учетом требований крупносерийного производства в военное время.

Новым была разработка для самолета подобного класса автоматической воздушно-тепловой противообледенительной системы (необходимость установки которой подсказывал опыт войны).

Экипаж размещался в двух герметизированных кабинах, лет чик и штурман снабжались катапультными креслами, а стрелок- радист в случае аварии покидал самолет через нижний входной люк (что было довольно трудно на больших скоростях и иногда приводило к гибели этого члена экипажа). Рабочее место штурмана располагалось в застекленном носу, где устанавливался оптический бомбардировочный прицел. Летчик имел фонарь «истребительного» типа, обеспечивающий отличный обзор.

Значительные усилия конструкторы ОКБ уделили созданию и отработке оборонительного вооружения машины. В отличие от англичан, на основе опыта применения в годы войны самолета «Москито» полностью отказавшихся на своих реактивных бомбардировщиках (в частности, самолете «Канберра» – аналоге Ил-28) от оборонительного вооружения и сделавших ставку на повышение высотных характеристик, в СССР, также на основе военного опыта, полагали, что фронтовая авиация будет действовать преимущественно на малых и средних высотах, позволяющих обнаруживать и поражать малоразмерные цели, а здесь стрелково-артиллерийское вооружение может оказаться очень полезным. Оптимальным было признано оснащение самолета кормовой пушечной установкой, имеющей, по сравнению с Ил-22 расширенную сферу обстрела в вертикальной и горизонтальной плоскости, а также увеличенные скорости наведения.