Самолёт представляет собой двухбалочный высокоплан нормальной аэродинамической схемы с прямым крылом большого удлинения с развитой механизацией. П-образное хвостовое оперение образовано двумя килями на балках и стабилизатором, замыкающим силовую схему.

Конструкторы заложили в машину целый ряд технических решений, обеспечивающих его автономное базирование и эксплуатацию с учётом российской специфики. Грузовая рампа хвостовой части фюзеляжа, съёмные роликовые дорожки, лебёдка позволяют механизировать погрузочное-разгрузочные работы. Двухбалочная схема самолёта с П-образым оперением позволяет автопогрузчику или грузовому автомобилю подъехать непосредственно к рампе.

Взлётно-посадочные характеристики и шасси с пневматиками низкого давления позволяют эксплуатировать самолёт на небольших аэродромах, в том числе на грунтовых, ледовых и заснеженных.

Планировалась сертификация по нормам лётной годности АП-25, которая не была завершена из-за фактического закрытия программы.

Фюзеляж самолёта - цельнометаллический полумонокок является самостоятельным модулем с узлами крепления передней опоры шасси, крыла и поддерживающего пилона. В балках размещаются двигатели, отсеки оборудования и самолётных систем, основные опоры шасси. В фюзеляже находятся отсек радиолокатора, кабина экипажа, отсек БРЭО и грузо-пассажирская кабина, а также передняя стойка шасси. Грузовая рампа крепится к последнему силовому шпангоуту средней части фюзеляжа. Салон самолёта оборудован гардеробом, туалетом, багажными полками и аварийными выходами в соответствии с нормами АП-25 и FAR-25. Посадка-высадка пассажиров и загрузка-выгрузка грузов осуществляется через трап-рампу в хвостовой части фюзеляжа.

Крыло - кессонного типа с одним лонжероном. Состоит из центроплана, двух концевых частей и законцовок. Большинство деталей крыла изготовлены из композиционных материалов. В середине кессона крыла, размещены основные топливные и расходные баки. В балках размещены основные опоры шасси, турбовинтовые двигатели и оборудование общесамолётных систем. Механизация крыла - однощелевые трёхсекционные закрылки, изготовленные из композиционных материалов, и элероны с триммером и сервокомпенсатором.

Шасси трёхопорное, убираемое в полёте, с носовым колесом. Передняя стойка самолёта управляемая, но не имеет тормозных систем, в отличие от двух основных опор. Кроме того основные опоры оснащены дополнительными амортизационными системами, которые смягчают удар при посадке. Носовая стойка убирается вперёд по полёту, а основные - назад в балки. Самолёт оснащён бескамерными колёсами. Данный тип колёсных систем позволяет продлить срок их службы. Створки ниш шасси изготовлены из композиционных материалов.

Хвостовое оперение — оперение самолёта и пилон выполнены по нормальной схеме и имеют традиционную конструкцию. Рули высоты и руль направления снабжены триммерами и сервокомпенсаторами. В конструкции хвостового оперения самолёта широко применены композиционные материалы.

Силовая установка — два турбовинтовых двигателя СТ7-9В компании Дженерал Электрик, мощностью 1750 л.с. (по 1870 л. с.?) каждый. Двигатели изготавливаются в России на совместном предприятии в г. Рыбинске и адаптированы к отечественным топливам и маслам, оснащён электронно-гидравлической системой регулирования подачи топлива, системами контроля и диагностики. На самолёте установлены четырёхлопастные воздушные реверсивные винты фирмы "Сандстренд" с устройством аварийного флюгирования. Для снижения уровня шума в салоне самолёта в крейсерском режиме полёта предусмотрена система синхрофазатирования. Ёмкость топливных баков, расположенных в центроплане составляет 3660 литров.. Су-80 планировалось оснастить двигателем отечественного производства ТВД-1500, но разработка его затянулась на долгое время.

Пилотажно-навигационное оборудование - было специально разработано для самолёта Су-80 на предприятии "Электроавтоматика". Данное оборудование построено на современной элементной базе, с использованием спутниковой навигации, что значительно упрощает работу пилотов. По желанию заказчика, предусмотрена возможность оснащения самолёта зарубежным комплексом бортового радиоэлектронного оборудования.