机翼悬臂式下单翼结构。外翼段后掠角可变(20°～65°)，机翼转轴较靠外，位于最小后掠角时的33％翼展处，这种布局虽然减少了机翼掠动时压力中心的位移，但却削弱了可变后掠翼的优点。翼套不得不兼顾机翼大后掠角和小后掠角构形之间的外形变化，这样不仅减小了机翼展开时能达到的展弦比，增加了诱导阻力，而且还限制了最大实际后掠角，恶化了低空高速区域的性能。机翼掠动段的前缘有全翼展前缘缝翼，后缘有较小的副翼。在单缝富勒襟翼前面有一组扰流片，一对面积很大的富勒襟翼装于翼套后缘，偏转角达60°，翼套前缘仅简单下垂，无前缘缝翼。机翼很薄，外翼壁板挠性很大。
尾翼悬臂式全动平尾，前、后缘均有后掠角，垂尾上的方向舵为插入式。
机身普通半硬壳结构，机翼前的机身截面为圆形，有一个大的椭圆形介电质机头罩。大部分的机身载荷、发动机载荷和尾翼载荷均由机身上部中心大梁承担。内部弹舱容积较小，机翼承力梁占去很大空间，另外大部分空间需要用来装燃油。从机翼前缘翼根线向前，机身被分为前轮舱、主电子设备舱，再往前是增压的驾驶舱，舱内前后并列共有4名机组人员。
起落架可收放前三点式，主起落架为多轮小车式，每侧主起落架有串置排列的三对机轮，其中有一对与后两对的间距要大一些，主起落架向内收入机腹内。
动力装置两台发动机并排地装于后机身两侧，发动机之前是两个很大的方形进气口，进气道内装有分流板，进气道内部几何形状可变。图-22M2装HK-22涡扇发动机，单台加力推力为215.73千牛(22000公斤)。图-22M3装HK-25涡扇发动机，单台加力推力为245.15千牛(25000公斤)。飞机推重比介于美国中程战略轰炸机FB-111和超音速战略轰炸机B-1之间。
机载设备设备较新，其中包括具有陆上和海上下视能力的远距探测雷达，轰炸导航雷达，SRZO-2敌我识别器，“警笛”3全向警戒雷达，23毫米尾炮用的火控雷达，多普勒导航和计算系统以及普通仪表，如无线电罗盘、无线电高度表和仪表着陆系统等。
武器弹舱内武器挂架可载前苏联各型自由落体武器，9000千克核弹或15颗500千克常规炸弹，可半埋式地在机身下携带1枚AS-4“厨房”空－地导弹，或在翼下携带两枚AS-4或AS-6“王鱼”空－地导弹。也可在进气道下的多用途挂架上带12到18颗炸弹。AS-6“王鱼”导弹已成为标准的反舰武器，弹内备有主动雷达制导系统，在制导末段用于追踪军舰等目标，该弹的速度可达M2.5，低空射程为240公里，高空射程为700～800公里。弹舱内可带6枚PKB-500短距攻击导弹，机身和机翼下挂架可带69×250千克或8×1500千克炸弹。
外形尺寸
翼展(后掠角20°)34.30米
(后掠角65°)23.30米
机长42.46米
机高11.08米
机翼面积165米 2
重量及载荷
最大起飞总重124000千克
燃油重量53560千克
正常武器载重24000千克
性能数据
最大平飞速度(高空)M2.17
(低空)M0.9
实用升限18000米
实用作战半径(高空，部分时间超音速)2200公里
实用航程7000公里
起飞滑跑距离1920米
着陆滑跑距离1250～1450米
