Бомбардировщик Ту-22 выполнен по нормальной схеме с низко расположенным крылом, имеющим стреловидность 57° по передней кромке с небольшими наплывами в корневой части. Приблизительно на 1/3 размаха крыла расположены гондолы шасси, частично выступающие за заднюю кромку (решение, характерное и для других самолетов Туполева 1950—1960-х годов). Имеются двухсекционные элероны большой площади и закрылки. На верхней поверхности крыла расположены два аэродинамических гребня.

Фюзеляж самолета, имеющий сечение, близкое к круглому, спроектирован с учетом «правила площадей». В носовой части, сразу за обтекателем РЛС, размещена кабина штурмана-бомбардира. Кабины летчика и бортового оператора радиотехнических и оборонительных систем находятся одна за другой, позади кабины штурмана (оператор сидит спиной по направлению полета). Отличительная особенность Ту-22 — уникальная схема посадки экипажа в самолет: катапультные кресла К-22 оригинальной конструкции, разработанное в ОКБ Г.И. Северина, по направляющим опускаются вниз, «вывешиваясь» из самолета, и летчики поднимаются на них в кабины как на лифтах. Подъем кресел в кабины производится при помощи электролебедок или вручную, для чего требуется вращать специальные штурвалы. Катапультирование всех членов экипажа осуществляется вниз.

За кабиной экипажа находятся два отсека, в одном из которых (с правого борта) размещается спасательная лодка ЛАС-3, а в другом — контейнер с НАЗ.

В центральной части фюзеляжа находится бомбовый отсек, по размерам близкий бомбовому отсеку самолета Ту-16. В хвосте самолета, по бокам киля, размещаются двигательные гондолы с нерегулируемыми воздухозаборниками круглого сечения. При взлете их обечайки выдвигаются вперед, образуя щель для доступа дополнительного объема воздуха. Фюзеляж завершается пушечной установкой с дистанционным управлением.

Шасси трехопорное, основные стойки с четырехколесными тележками (убираются в гондолы на крыле), носовая — двухколесная (убирается в фюзеляж поворотом назад). Переднее колесо — управляемое (не перекосом тяг, как на Ту-16, а посредством гидроцилиндров).

Большая часть поверхности планера Ту-22 — серебристая (анодированный металл), некоторые участки обшивки самолета для защиты от теплового излучения при ядерном взрыве покрываются белой краской (самолеты, состоящие на вооружении Ливии и Ирака, имеют камуфляжную окраску, принятую в ВВС этих стран).

СИЛОВАЯ УСТАНОВКА. На самолете установлены два ТРДФ ВД-7М (2 х 156,9 кН/2 х 16 000 кгс, опытные самолеты) или РД-7М-2 (2 х 161,8 кН/2 х 16 500 кгс). Для взлета перегруженного самолета могут применяться стартовые ускорители, крепящиеся к центроплану по бокам бомбового отсека.

ОБОРУДОВАНИЕ. Самолеты первых серий не имели топливоприемника системы дозаправки топливом в воздухе, в дальнейшем бомбардировщики были оснащены системой «шланг-конус», ставшей стандартной для ВВС.

В состав бортового оборудования входит обзорно-прицельная РЛС «Рубин» или (на Ту-22К) более мощная станция «ПН», обеспечивающая обнаружение крупных морских целей на большом удалении; оптический бомбардировочный прицел ПСБ-11, РЛС управления огнем оборонительного вооружения ПРС-3, телевизионный прицел оборонительного вооружения ТП-1А, радиовысотомер РВ-25, допплеровский измеритель скорости и угла сноса ДИСС-1, радиокомпас АРК-11.

Для защиты членов экипажа от светового излучения при ядерном взрыве все остекление самолета снабжено автоматическими светозащитными шторками.

На части самолетов в гондолах шасси устанавливаются разбрасыватели дипольных отражателей.