伊尔-20的驾驶舱采用浴缸式全包围装甲，为飞行员提供了较理想的防护条件。这种浴缸式全包围的机身装甲设计理念，非常超前，后来也被美国人学了去，应用在著名的A-10“疣猪”攻击机上。

该机搭载一台MF-47活塞发动机，功率3000马力。驾驶舱后面是一个巨大的由装甲保护的燃油舱，再后面是无线电员兼炮手，他通过遥控装置操纵机身背部活动炮塔上的23毫米机炮，用于后半球射击。

对地攻击武器配备是两门23毫米努德曼-苏拉诺夫NS-23型航炮，该炮广泛装备于苏联米格-15等四、五十年代军用飞机上。有人说伊尔-20三门23毫米机炮的火力弱于晚期型号伊尔-2/伊尔-10的5门23毫米航炮，其实不是这样，由于伊尔-20的独特设计，使用火炮的对地攻击效率更高，打击效果更好，素以减少了火炮数量。

伊尔-20在增加武器装备的广泛性方面也有很好的设计。主翼上的两门23mm航炮能在水平飞行时以向下倾斜23度的角度向地面扫射。通常情况下能装载400kg炸弹，过载情况下能携带700kg炸弹和4枚RS-132空对地火箭弹。

伊尔-20的设计上仍然顽固采用驾驶员-机枪手背靠背的布局，显示出苏军对强击机后半球防御的重视。后部的机枪手兼无线电手可以使用一门遥控炮塔的Sh-23航炮，对水平方向180度和上方80度以内的敌机进行射击，而为了防御从飞机下方接近的敌机，还装备了10枚盒式AG-2霰弹。

伊尔-20强击机具有对付地面集群目标的扫射能力，能够在一次超低空进入时，利用其倾斜安装的航炮，依次打击多个装甲目标。然而这些都是理论上的一项情况，在后期的试飞中，飞行员发现如欲实现一次进入的多目标打击，需要有一个配备英特尔I3芯片的大脑才行，因为飞行员完全无法精确控制多次的开炮时机，要么在第一次射击时将炮弹打光，要么在专注间隔射击时错过目标。

伊尔-20主要技战术性能：

翼展 15.43米机长 13.58米

机翼面积 44平方米空重 7535公斤

正常起飞重量 9500公斤最大起飞 9780公斤

发动机型号 1PD M-47起飞功率 3000马力

巡航功率 2400马力

海平面最大速度 450公里/小时

高空最大速度 515公里/小时

最大航程 2700公里作战半径 1045公里

爬升率 375米/秒实用升限 7750米

正常载弹量 1190公斤（可悬挂最大炸弹为500公斤）

可挂载8枚РС-82毫米和4枚РС-132毫米航空火箭弹。