ТБ-1 - свободнонесущий двухмоторный цельнометаллический моноплан. Конструкция ферменная, с дюралюминиевой гофрированной обшивкой. Шаг гофра по крылу и фюзеляжу постоянный - 32 мм. Основной материал - дюралюминий (кольчугалюминий) с применением стали в особо нагруженных узлах.
Планер самолета делился на отдельные агрегаты, что облегчало производство, ремонт и транспортировку. Крыло состояло из центроплана и консолей. Центроплан имел отъемные носок и заднюю часть. На нем крепились стальные сварные моторамы под два двигателя. Центроплан был пятилонжеронным. Лонжероны - ферменные, клепанные из труб переменного сечения. Стыки труб в полках на заклепках. Раскосы - трубы разного диаметра, кницы - листовые. Вся клепка лонжеронов, кроме узлов разъемов, была закрытой и производилась в стапелях. Клепка гофра обшивки к лонжеронам - аналогичная. В каркас крыла входили также 18 нервюр в центроплане и по 10 - в каждой консоли. Нервюры - ферменные с полками из профилей типа А и раскосами-трубами на кницах. Между нервюрами вдоль по размаху в качестве стрингеров устанавливалось несколько профилей типа Л. Обшивка крепилась полосами между нервюрами, так что поперечные профили выступали над гофром, однако не порти-. ли общего вида крыла. Под обшивкой наискосок лежали широкие ленты из дюралюминия, увеличивавшие жесткость.
Фюзеляж самолета в поперечном сечении - трапецеидальный, с сужением книзу - включал три отсека: носовой - Ф-1, центральный (объединенный с центропланом) - Ф-2 и хвостовой - Ф-3. Каркас фюзеляжа состоял из 21 шпангоута, 9 из которых были усиленные; ахтерштевня; верхних и нижних стрингеров; диагональных раскосов под обшивкой и набора под остекление носовой части. Все эти элементы выполнялись из профилей типа А различной толщины. Гофрированная обшивка преимущественно толщиной 0,3 мм приклепывалась к полкам профилей открытым способом. В нижней части каркаса фюзеляжа имелись два лонжерона из труб.
Оперение самолета - свободнонесущее, все рулевые поверхности снабжались роговой компенсацией. Стабилизатор - регулируемый в полете. Угол установки изменялся с помощью штурвала, располагавшегося справа от левого летчика. Лонжероны элеронов и рулей - трубы; стабилизатора - с полками из труб и листовыми стенками. Двигатели BMWVI или М-17,12-цилин-дровые V-образные, водяного охлаждения. Водяные радиаторы - сотовые лобового типа. В эксплуатации допускалась установка одного двигателя BMW VI и одного М-17, но с одной степенью сжатия. Двигатели запускались сжатым воздухом или автостартером, а при необходимости - вручную, раскручиванием винта. Заводная ручка в фюзеляже сохранялась, но не использовалась. Воздушные винты конструкции ЦАГИ - двухлопастные деревянные, левого вращения, диаметром 3,3 м. Они изготавливались из дуба и ясеня и имели алюминиевую оковку.
Десять бензиновых баков общим объемом 2010 л были объединены в единую систему. Баки подвешивались в крыле на металлических лентах с войлочными прокладками. Каждый двигатель имел масляный бак емкостью 56 л, стоявший в мотогондоле за противопожарной перегородкой.
Шасси пирамидального типа с резиновой шнуровой амортизацией. Колеса - спицевые, сначала импортные фирмы "Палмер" размерами 1250x250 мм, затем отечественные размерами 1350x300 мм. В хвостовой части фюзеляжа - металлический костыль с резиновой амортизацией. Зимой колеса заменялись лыжами. Козелок лыжи надевался на полуось. Спереди и сзади к лыже крепились резиновые шнуры-оттяжки и ограничительные тросы.
Вместо колесного шасси могло устанавливаться поплавковое, со своей фермой крепления поплавков. Костыль при этом снимался. Поплавковые машины дополнительно комплектовались донным и плавучим якорями, швартовочными приспособлениями и багром. На берег ТБ-1П выкатывался на двух колесных тележках, присоединяемых к поплавкам. В передней кабине устанавливались компас АН-2, указатель скорости, высотомер, часы "Егер", термометр для определения температуры наружного воздуха и т.д. В кабине летчиков - указатели поворота, скорости и скольжения, высотомер, часы, компас АЛ-1, два тахометра, соединенные гибкими валами с двигателями, по два термометра для воды и масла, два масляных и два бензиновых манометра. В задней кабине находились компас АН-2, высотомер, указатель скорости, часы и т.д.
Радиооборудование состояло из коротковолновой приемо-передающей телеграфно-телефонной станции типа 11СК - для связи с аэродромными радиостанциями на больших расстояниях и станции 13ПС - для приема сигналов радиомаяков. Обе работали с выпускной антенной и жесткой, натягивавшейся между стойками на крыле.
Электрооборудование включало ночное освещение в кабинах, навигационные и кодовые огни, две посадочные фары. От самолетной сети также запитывалась радиостанция и включались пиротехнические факелы. Ток давали аккумуляторы и генератор РМ-9 с ветрянкой.
Стрелковое вооружение - три спаренные установки с 7,62-мм пулеметами (первоначально "Льюис" обр. 1924 г., позднее ДА). Они стояли на турелях Тур-6 (носовая) и Тур-5 (кормовые, перекатывающиеся с борта на борт). Внутренняя подвеска бомб на кассетных держателях Дер-9, наружная подвеска - на двух (позднее шести) балках Дер-13. Общий вес бомбовой нагрузки достигал 1030 кг. Возможные варианты загрузки: 16 бомб калибра 32, 48 и 82 кг в бомбоотсеке или до 4 бомб по 250 кг на внешней подвеске. Сбрасыватели - типа Сбр-8 и Сбр-9, механические. Бомбардировочный прицел Герц FI.110.
Экипаж самолета состоял из пяти-шести человек: первый летчик, второй летчик (при полетах с максимальной продолжительностью), бомбардир и три стрелка. Функции одного из стрелков мог выполнять бортмеханик.
