伊尔-76机身为全金属半硬壳结构，截面与安-124不同，基本呈圆形。机头呈尖锥形。机舱后部装有两扇蚌式大型舱门，货舱内有内置的大型伸缩装卸跳板。机头最前部为安装有大量观察窗的领航舱，其下为圆形雷达天线罩。采用全金属多梁破损安全结构悬臂式上单翼。上单翼不阻碍机舱空间，后掠角不变，1/4弦线后掠角25°。机翼包括一段中央翼板，两段内翼壁板，两段外翼壁板。副翼为静态质量平衡式，并有两段三缝后缘襟翼，共有16个扰流片。整个机翼前缘共有10段前缘缝翼。全金属半硬壳式机身的截面基本呈圆形，前机身有两扇舱门，后机身底部有两扇蚌壳式舱门，向下开的中间壁板可作为货桥。军用型机尾装有炮塔，后期部分改用民用型的机尾。悬臂式全金属T型尾翼的平尾安装角可调，方向舵和每侧升降舵上都有调整片。动力装置为4台索洛维耶夫设计局生产的D-301M涡扇发动机，分别吊装在两侧内翼之下，单台推力117.6千牛。每台发动机都装有蚌壳式反推力装置。内翼和外翼前后梁之间为整体油箱，总燃油量81830升。军用型机翼下有4个外挂点，每个可挂500千克炸弹、照明弹、标志弹。
伊尔-76共有7名机组人员，驾驶舱内正、副驾驶员并排坐在前面，领航员在机头下面的玻璃机头罩内，两名货物装卸员坐在驾驶舱后部。货舱尺寸20米×3.46米×3.40米，可运载150名全副武装士兵，或120名伞兵；还可装运各种军用车辆或设备。货舱后部有蚌壳式舱门和货桥，带有装卸导轨，导轨宽度可调。机舱顶部有2台电动起重机，每台起重5000千克。有2台绞车，每台牵引拉力为3000千克。这些随机装卸系统缩短了机场装卸货物时间，增加了飞机的周转率。货舱为气密式，在10668米高空可保持3000米高度的气压。必要时可给驾驶舱增压。
为适应粗糙的前线机场跑道，伊尔-76采用了低压起落架系统，以及能在起降阶段低速飞行时提供更大升力的前后襟翼。机内装有绞车、舱顶吊车、导轨等必备的装卸设备，方便装卸工作。伊尔-76还具有改装成飞行医院的能力。采用液压可收放前三点式多轮低压轮胎起落架，共20个机轮。前起落架为两对机轮，有油气减震器，轮胎尺寸1100毫米×330毫米，向前收入机身内。两个主起落架各有4个机轮，收入机身两侧的整流罩内，收入时机轮轴绕支柱转动，使机轮轴与机身轴线平行，收入后机轮仍保持垂直且与飞行方向成90°。轮胎装有胎压调节系统，飞行中可在2.6～5.2×105帕(2.65～5.3千克/厘米2)之间调节所需要的胎压。主轮胎尺寸1300毫米×480毫米。
机上装有全天候昼夜起飞着陆设备，包括自动飞行操纵系统计算机和自动着陆系统计算机。机头雷达罩内装有大型气象和地面图形雷达。伊尔-76安装有电子对抗设备，包括雷达告警接收机、箔条红外诱饵发射装置、外挂电子对抗吊舱。多种伊尔-76的改进型上装有雷达瞄准的2门23mm自卫火炮。在许多民用的伊尔-76上也有这一火炮系统，这是因为苏联/俄罗斯希望民用的伊尔-76在战时也能迅速为军方所用。
伊尔-76的改进型号包括：伊尔-76T，增加了机翼中段内油箱容量，航程加大。伊尔-76TII为伊尔-76T的发展型，增加了10吨燃油，增加航程1200千米，使用改进的D-30KII-1型发动机，主要用于军事运输。伊尔-76M是T型的改进型，为苏联军队专门设计，载重量达47吨，比基型伊尔-76的28吨增加了几乎两倍。另外M型机尾增设了2门23毫米自卫机炮。伊尔-76MD型在M型的基础上改动了机身结构，以便装载更多的货物，并扩展航程。
伊尔-76系列最新的改进型为伊尔-76MT。MT型在伊尔-76MII型的基础上改进而成，由伊柳申航空联合体负责改型设计，契卡洛夫航空制造联合企业制造生产。该机采用由彼尔姆发动机股份公司生产的PS-90A-76型发动机，机身加长，可运载更多人员和大型货物(如坦克、装甲车和标准集装箱等)，可满足更广泛的军、民用空运需要。1995年8月2日，第一架新型伊尔-76MT由塔什干契卡洛夫飞机厂制造完成，并成功地进行了首次飞行。试飞工作从1996年1月份开始，到1996年第二季度结束，随后便获得适航许可证，并开始试生产。据悉，近期该机将交付俄空军进行全面试验。
俄、乌双方均对新型伊尔-76MT运输机的投产充满信心，已向塔什干联合企业提出了购买此种运输机的意向。俄、乌两国之所以对伊尔-76运输机进行较大改进并发展其最新型别，其主要原因之一是原型机伊尔-76虽然载重不小，但货舱尺寸有限，不能满足运载大型货物的需要。例如伊尔-76本来可以装载重达40吨的坦克、装甲车等重型装备，但由于货舱限制，如果运输别的物资设备，载重量就达不到这个数。为此，经改进设计的新型伊尔-76MT，全机长53.39米(加长6.6米)，货舱容积从321立方米增加到400立方米，可运载人员217人(单层方式，增加72人)、305人(双层方式，增加100人)，可装运BMII-3型装甲车3辆(增加1辆)及其它装备和货物，最大载重量52吨(增加13吨)。
另一个改进是换装了四台推力更大PS-90A型发动机，单台推力156.9千牛(增加39.3千牛)。伊尔-76MT飞机机体加长，载荷增加，起飞重量也增大，要求发动机推力增大这是很自然的。除此以外还有一原因是原伊尔-76飞机用的D-30KII型发动机，噪音和工作时向大气中排放有害物质均已超过国际民航组织规定的标准，以致于一些国家的机场禁止此种运输机的起降，从而严重影响了飞机的使用和发展。这种情况下必须对伊尔-76进行改进。相比之下，PS-90A-76型发动机不仅推力大，而且噪音较小，且有害物质排放量减少，自然被新型飞机所采用。此外，由彼尔姆发动机制造企业生产的发动机还有一优点，那就是经济性好。如果D-30KII型发动机每小时耗油8吨，PS-90A发动机则只有9吨，燃油效率可增加12.15％。经过换算，在相同条件下其航程可增大15-20％。因此其经济效益是十分可观的。与国外同类发动机相比，该型发动机在价格上也占有优势的，如美国PW2037发动机单价为1080万美元，而PS-90A发动机则只有316万美元。
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