В отличие от своего «старшего брата», «Муромец» имел толстый фюзеляж. Кабина летчиков размещалась в самом носу и, благодаря большой площади остекления, имела панорамный обзор. За кабиной располагался просторный бомбоотсек или пассажирская кабина. Благодаря значительным улучшениям в конструкции, сделавшим ее гораздо более легкой, а также за счет увеличенной площади крыльев, при той же силовой установке, что и на «Витязе» (четыре двигателя «Аргус» по 100 л.с.), «Муромец» мог поднимать в два раза большую полезную нагрузку. Даже при отказе двух моторов на одном крыле самолет мог уверенно продолжать полет.
По своей компоновке «Илья Муромец» явился прототипом всех многомоторных пассажирских, грузовых и военных самолетов: летчики, пассажиры, грузы и бомбы размещались внутри фюзеляжа обтекаемой формы. Расположение двигателей на крыле также стало впоследствии классикой. Кстати, интересная деталь: при отказе любого из двигателей в полете, механик мог выйти на крыло, держась за специальные расчалки — перильца, и устранить неисправность. В боях Первой мировой войны, в которой «Муромцы» активно участвовали, эта уникальная возможность спасла не один самолет от катастрофы.
Интересно, что первоначально на «Муромце» (самолет типа А) посередине фюзеляжа имелось небольшое крыло с системой расчалок, которое предназначалось для поддержки в полете длинной хвостовой балки. Под этим крылом монтировалась небольшая дополнительная посадочная лыжа. Но после первых испытательных полетов стало ясно, что среднее крылышко совершенно излишне: хвостовая балка обладала отменной прочностью. В результате самолет стал менее экзотичен по внешнему облику. На месте среднего крыла сверху фюзеляжа сохранилась лишь небольшая огороженная площадка, на которую можно было выходить в полете.
Предполагалось, что вооружение военного «Муромца» будет состоять из двух 7,62-мм пулеметов и одной 37-мм пушки (для обстрела наземных целей). Все эти огневые средства размещались на «орудийно-пулеметной площадке» между полозьев основных стоек шасси. Стрелки должны были спускаться туда в полете при возникновении угрозы. В настоящее время подобное размещение оружия вызывает улыбку, но тогда, когда еще не было опыта боевого применения тяжелых аэропланов, решение выглядело оправданным. Правда, расположение бортового оружия оказалось на редкость неудобным, и к началу Первой мировой войны пушкуубрали, а пулеметы расставили в других точках.
