Фюзеляж - типа полумонокок. В его центральной части размещены гермокабины летчика и бортового стрелка, между которыми расположены топливные баки. По бокам хвостовой части фюзеляжа установлены два аэродинамических тормоза относительно небольшой площади. Фонари кабин стрелка и летчика образованы плоскими бронестеклами. Стреловидное двухлонжеронное крыло имеет относительно толстый профиль, что позволило разместить в нем грузоотсеки для бомбового вооружения. Крыло снабжено закрылком, занимающим примерно 2/3 размаха. На верхней поверхности крыла расположены двухсекционные интерцепторы. В кабинах установлены катапультные кресла К-36Л, обеспечивающие покидание самолета на нулевой скорости и высоте. Система спасения экипажа имеет устройство синхронного катапультирования одностороннего действия: летчик, катапультируясь сам, автоматически катапультирует и стрелка, который, однако, не может катапультировать летчика. Самолет оснащен трехопорным шасси с двухколесными основными опорами, снабженными пневматиками низкого давления, что позволяет эксплуатировать штурмовик с грунтовых аэродромов. Носовая стойка вынесена далеко вперед и убирается в фюзеляж поворотом назад (подобная компоновка обеспечивает хорошую проходимость, однако занимает объем носовой части фюзеляжа, где у других самолетов обычно размещается БРЛС или оптико-электронное оборудование). Основные стойки убираются в специальные крыльевые гондолы поворотом вперед. В разобранном виде Ил-102 может перевозиться на двух стандартных железнодорожных платформах или в фюзеляже самолета Ил-76. Опытный самолет не имел полного комплекта оборудования. В дальнейшем предполагалось оснащение штурмовика современными оптикоэлектронными системами. В отогнутых вниз законцовках крыла установлены антенны системы радиотехнической разведки "Береза-Л".

Самолет Ил-102 оснащен двумя ТРДД И-88 (2х5380 кгс), созданными в ОКБ Изотова и являющимися бесфорсажным вариантом двигателя РД-33.

На подфюзеляжном качающемся лафете, фиксирующимся в двух положениях, установлена двухствольная 30-мм пушка 9А-4071К с боекомплектом 500 снарядов. Установка легко, в течение нескольких минут, может быть демонтирована в аэродромных условиях. Высвобождающийся внутрифюзеляжный объем используется для подвески бомбового вооружения или установки дополнительного топливного бака. В хвостовой части фюзеляжа размещена турель с двухствольной 23-мм пушкой ГШ-23Л. Ее патронные ящики расположены в передней части хвостовой секции фюзеляжа, на удалении около 3 м от орудия. Такое решение позволило несколько увеличить боекомплект и переместить его ближе к центру масс самолета. Подача снарядов к пушке происходит посредством специального механизма электроподтяга ленты, которая подается в подвижную часть орудия через сквозную ось нижнего вертикального шарнира.

Максимальная масса бомбовой нагрузки Ил-102 - 7200 кг. В каждой консоли крыла расположены три грузоотсека, способных вмещать бомбы калибром до 250 кг. Суммарная боевая нагрузка на внутренних узлах подвески (последемонтажа подфюзеляжной пушки) может достигать 2300 кг. Имеется восемь узлов внешней подвески (шесть под крылом и два под фюзеляжем). Вся боевая нагрузка поднимается на борт при помощи встроенных электролебедок. В отогнутых вниз законцовках крыла установлены блоки выброса ИК-ловушек и дипольных отражателей "Автомат-Ф". Ракетное вооружение включает УР класса "воздух-поверхность" С-25Л с лазерным полуактивным наведением, ракеты класса "воздух-воздух" Р-60М и Р-73, НАР различных типов.

Перед Су-25 имеет следующие преймущества - большая в 1,5 раза макс боевая нагрузка, несколько большая скорость, больший радиус действия. По маневренности при норм взлетной массе не уступает, т к его двигатели мощнее, а нагрузка на крыло меньше.

Перед А-10 - намного большая скорость, намного большая тяговооруженность, при сопоставимой нагрузке на крыло и радиусе действия, отсюда намного лучшие ВПХ и маневренность.

Кроме того, изначально Су-25 и А-10 разрабатывались как одноместные. Но современные опто-эелектронные системы требуют оператора, 2 члена экипажа, который на Ил-102 был с самого начала. 2-х местные варианты Су-25 и А-10 имеют, естествено, худшие ТТД по сравнению с базовыми.