Самолет МиГ-21 выполнен по нормальной аэродинамической схеме с треугольным в плане крылом и стреловидным хвостовым оперением. Фюзеляж - полумонокок, вы­полненный, как и крыло, из алюминиевых сплавов. В носовой части фюзеляжа нахо­дится воздухозаборник двигателя с под­вижным центральным телом конусо-образной формы, в котором расположена антенна радиоприцела. Воздушный канал проходит через весь фюзеляж.

Двигатель установлен в хвостовой части фюзеляжа. По бортам носовой части фюзеляжа рас­положены противопомпажные створки.

Герметичная кабина расположена ближе к носовой части фю­зеляжа. Фонари кабин самолетов ранних модификаций откидывались вперед, на­чиная с МиГ-21ПФМ, монтировались фо­нари кабин с подвижным сегментом, ко­торый откидывался вправо. Все фонари снабжались плоским лобовым бронесте­клом. Крыло - однолонжеронное с до­полнительным подкосом. Механизация крыла включает элероны и закрылки.

Стабилизатор - цельноповоротный.

Шасси - убираемое, трехопорное, с носовой опорой. Носовая опора убирается в фюзеляж поворотом вперед, основные опоры - в крыло и фюзеляж поворотом в направлении продольной оси самолета.

Силовая установка состоит из одного турбореактивного двигате­ля с форсажной камерой Р-11 конструкции С. К. Туманского. Совершенствование си­ловой установки велось параллельно с со­вершенствованием самолета в целом.

Топливная система включает пять фюзеляжных, четыре кры­льевых и один бак в гаргроте. Емкость то­пливных баков зависит от модификации. Предусмотрена подвеска трех внешних сбрасываемых баков - одного под фюзеля­жем и двух на подкрыльевых пилонах. Самолет оборудован централизованной си­стемой заправки топливом под давлением.

Бортовое оборудование. На самолетах ранних модификаций уста­навливались радиодальномеры, авто­пилота не было. Со временем стали мон­тировать радиолокаторы и автопилоты. Самолеты поздних модификаций получили автоматизированную систему управления полетом. В контуры управления эле­ронами и стабилизаторами включены гидроусилители.

Ракетное вооружение ранних МиГ-21 состояло из двух управляе­мых ракет (УР) К-13. Позже количество ра­кет довели до четырех, в ассортимент вооружения были включены УР «воздух - воздух» малой дальности Р-60. Поражение наземных целей возможно только неуправляемым оружием - бомбами и НАР разного типа. На самых первых МиГ-21 стояли две встроенные 30-мм пушки (позже одна), стандартным стрелковым вооружением поздних модификаций МиГ-21 является двухствольная 23-мм пушка ГШ-23.