Кили выполнялись двухлонжеронными, с 10 нервюрами и стрингерами, подобно стабилизатору они обшивались 0,8-мм листами дюраля. В носке киля смонтированы барабаны антенны. Конструкция рулей поворота аналогична конструкции рулей высоты. Триммер имелся только на правом руле поворота. Оба руля оснащались «рогами» весовой компенсации. Балансиры рулей поворота были вынесены в поток.

Шасси самолета убирающееся, трехопорное, с хвостовым колесом. Основные опоры двухстоечные, амортизация их масляно-пневматическая. Колеса основных стоек имели размер 1100x400 мм и оснащались пневмогидравлическими тормозами. Управление подъемом и уборкой основных стоек гидравлическое, с механическим дублером. Убранные колеса размещались в межлонжеронном пространстве мотоотсека и частично закрывались снизу створками. Выпуск хвостовой опоры осуществлялся посредством длинного резинового шнура, соединенного со стойками основных опор, а уборка — пружиной.

Самолет оснащался двумя двигателями М-105 водяного охлаждения с винтами ВИШ-22Е (диаметр винта — 3 м). Угол установки лопастей винтов регулировался автоматом Р-3 в диапазоне 21–41°. Подмоторная рама выполнялась из стальных хромансилевых труб и крепилась к переднему лонжерону четырьмя болтами. Мотоустановка закрывалась обтекателем. В носке кока винта имелось отверстие, предназначенное для обдува мотора и его агрегатов. Кок был как бы двойным, с внутренним конусообразным телом. Капот мотора включал переднее кольцо, пять силовых балок и шесть подвижных крышек, с помощью которых обеспечивался подход к мотоустановке.

Горючее размещалось в 14 баках: по три в каждой из консолей, по одному в мотоотсеках, остальные шесть — в фюзеляже. Баки имели протектирование и систему наполнения инертным газом (азотом) от бортовых баллонов. Общая емкость бензобаков — 5440 л. В мотоотсеках крыла над нишами шасси подвешивались два баллона с четыреххлористым углеродом, входившие в состав противопожарной установки. Два маслобака общей емкостью 380 л размещались в носке мотоотсека. Маслорадиатор был смонтирован позади мотоустановки в межлонжеронном пространстве, воздух к нему подавался по изогнутому расширяющемуся патрубку. Сброс воздуха производился через регулируемое жалюзи на верхней поверхности мотогондолы. Жалюзи на консольной части крыла, створки которых также были управляемыми, прикрывали выходы каналов водорадиаторов.

Стрелковое вооружение состояло из носовой, люковой и верхней установок.

Носовая установка по типу ДБ-3Ф (последняя создавалась с учетом конструкции носовой установки бомбардировщика «Хейнкель» He 111) была смонтирована в передней части фюзеляжа и предназначена для обстрела передней зоны из пулемета ШКАС калибра 7,62 мм. Установка состояла из пулемета, лафета с прицелом, приемника с гильзо-звеньеотводом, гибкого рукава, патронного ящика и трех мешков для сбора гильз. В каркас носовой части фюзеляжа был вмонтирован шаровой шарнир, к которому крепился пулемет. Углы обстрела составляли: влево, вверх и вправо — 26°, вниз — 23°. Патронный ящик закреплялся на правом борту кабины штурмана. Стреляные гильзы и звенья собирались в специальный мешок. Два запасных мешка были закреплены слева на борту кабины. Боекомплект установки — 500 патронов.

Нижняя люковая установка МВ-2 конструкции Можаровского и Веневидова монтировалась в нижнем заднем люке между 18-м и 21-м шпангоутами. В походном положении установка убиралась в фюзеляж, для стрельбы она выпускалась в поток под фюзеляж. На подвижном лафете монтировался пулемет ШКАС с прицелом ОП-2Л. Выступающая в поток часть люковой установки закрывалась обтекателем, боковые стенки которого изготавливались из плексигласа. С целью предотвращения прострела хвостового колеса на фюзеляже был смонтирован штырь-ограничитель, исключающий ведение огня в направлении колеса. Углы обстрела: влево-вправо ±30°, вверх 6°, вниз 65°. Патронная коробка устанавливалась на правом борту фюзеляжа. Звенья и гильзы выбрасывались за борт. Боекомплект установки — 1075 патронов.

Верхняя тяжелая аэродинамическая турель ТАТ-БТ с пулеметом БТ калибра 12,7 мм монтировалась на кольце диаметром 1000 мм, укрепленном в средней части фюзеляжа. Для удобства стрельбы ось пулемета была смещена вправо от оси турели на 100 мм. Прицел коллиматорный К8-Т. Углы обстрела: по горизонту — 360°, вверх — 65°, вниз по борту — 45°. Питание пулемета — сменными магазинами по 40 патронов. Турель закрывалась прозрачным экраном, каркас которого был выполнен из труб. На экране имелись аэродинамические компенсаторы в виде двух выпускающихся лепестков. Боекомплект установки — 400 патронов.

На первых серийных самолетах временно, до начала серийных поставок турелей ТАТ-БТ, монтировались серийные верхние установки МВ-3 конструкции Можаровского и Веневидова с пулеметом ШКАС, прицелом ОПТ-1 и боекомплектом 1200 патронов.

Бомбардировочное вооружение самолета включало две наружные балки Дер-19-20 с возможностью подвески бомб калибра от 100 до 1000 кг (ФАБ-100, ФАБ-250, ФАБ-500, ФАБ-1000, БРАБ-220, БРАБ-500, БРАБ-1000, П-250 и др.). Внутри бомбоотсека были смонтированы 2 двухзамковых кассетных бомбодержателя КД3-240, предназначенные для подвески четырех бомб ФАБ-250 или ФАБ-500, а также 4 трехзамковых кассетных бомбодержателя КД2-240, предназначенных для подвески 12 бомб ФАБ-50 или ФАБ-100. На наружной подвеске самолет мог нести 2 выливных авиационных прибора ВАП-500 или столько же универсальных химических авиационных приборов УХАП-500, которые в годы войны использовались для постановки дымовых завес. Внутрь бомбоотсека можно было подвесить 4 авиационные бомбовые кассеты АБК-240, предназначенные для загрузки в них навалом мелких бомб (калибром до 15 кг) и ампул с зажигательной смесью. Максимальная бомбовая нагрузка — 4000 кг (две ФАБ-1000 снаружи и четыре ФАБ-500 на внутренней подвеске).

Прицеливание при бомбометании обеспечивалось: днем со средних и больших высот — с помощью оптического прицела ОПБ-2М, ночью и днем с малых высот — с помощью ночного коллиматорного прицела НКПБ-3. На самолете устанавливался основной электрический сбрасыватель ЭСБР-5 и аварийный механический сбрасыватель АСШ-340. Оба они были смонтированы в кабине штурмана.

В состав бортового оборудования входили радиостанция РСБ-бис и радиополукомпас РПК-2. Нижняя мачта антенной системы выдвигалась из фюзеляжа одновременно с уборкой шасси. Внутренняя связь между членами экипажа осуществлялась с помощью переговорного устройства СПУ-4бис, имелась звуковая и световая сигнализация, а также пневмопочта между штурманом и радистом. Аэронавигационное оборудование (гиромагнитный компас ГМК-2, авиагоризонт, комплект пилотажных приборов) было рассчитано на выполнение «слепых» и ночных полетов, часть самолетов оборудовалась прообразом автопилота — автоматом курса АК-1. Для посадок на неосвещенные аэродромы имелась посадочная фара в левой консоли и установка с двумя парашютными ракетами. Высотное оборудование самолета обеспечивало экипаж запасом кислорода на 8 часов полета. Фотооборудование было представлено дневным фотоаппаратом АФА-Б (на части самолетов) с дистанционным управлением.

Окраска самолетов — стандартная для ВВС КА в начале войны: светло-зеленая сверху и голубая на нижних поверхностях. 30 июня 1941 г. завод получил «Инструкцию по маскирующей окраске самолетов ВВС КА». В соответствии с ней сверху самолеты предлагалось окрашивать в светло-зеленый цвет с добавлением темно-зеленых или черных пятен по прилагаемой схеме, что и было сделано в отношении части бомбардировщиков. В начале 1942 г. в 421-м авиаполку голубую окраску нижних поверхностей силами техсостава сменили на матово-черную, поскольку самолеты стали летать в основном ночью. Звезды на фюзеляже, нижней поверхности крыльев и килях — красные без окантовки. Номера наносились на килях ниже звезд, причем цвет цифр соответствовал определенной эскадрилье. Известно, что для написания номеров использовались следующие цвета: белый, голубой, желтый и красный. В некоторых случаях цифры имели окантовку — белую или желтую.