ТИС представлял собой дальнейшее развитие семейства многоместных пушечных истребителей МПИ-1, МПИ-2, МПИ-3. Первоначально делались прорисовки конструкции с различными двигателями, включая AM-35, AM-37, М- 90 и М-71. Ввиду задержки с разработкой мощных моторов воздушного охлажден ия, остановились на более доведенных двигателях жидкостного охлаждения. Для крыла использовался профиль NACA-23012. Эскизный проект был готов 18 сентября 1940 г.
Предполагалось, что ТИС станет первым самолетом, построенным на заводе № 51, поэтому в заводской документации в декабре 1940 г. он обозначался как «изделие 01», а в конструкторской – литерой «А».
ТИС проектировался и строился с использованием плазово-шаблонного метода. Конструктивно он представлял собой моноплан цельнометаллической конструкции, с убирающимся шасси. Фюзеляж – металлический монокок с гладкой обшивкой. Вход в кабину осуществлялся через нижний люк-лестницу. Для покидания самолета в аварийной ситуации люк в воздухе мог сбрасываться из любой кабины, а чашки сидений откидывались.
Крыло – металлическое, с относительной толщиной 14% у борта фюзеляжа и 7,5 процентов – на конце. Элероны, рули направления и высоты имели осевую аэродинамическую и весовую компенсацию. Обшивка носка элерона была дюралевой, остальной части -полотняной. На крыле имелись посадочные щитки.
Оперение самолета – свободнонесущее горизонтальное и разнесенное вертикальное. Обшивка килей и стабилизатора выполнялась из дюраля, рули покрывались полотном. На правых рулях направления и высоты были установлены триммеры. Управление -жесткое.
Шасси ТИСа убирались назад по потоку в мотогондолы пневматическим приводом и закрывались специальными щитками. Колеса основных стоек тормозные, размером 1000x350 мм. Хвостовое колесо имело размеры 470x210 мм.
Вооружение состояло из четырех пулеметов LUKAC в носовой батарее (4000 патронов), в центроплане размещались две пушки ШВАК (700 снарядов), два крупнокалиберных пулемета УБ (800 патронов). На турели ТСС-1 в кабине стрелка-радиста устанавливался пулемет LUKAC (756 патронов). Кроме того, имелась люковая установка с пулеметом LDKAC (500 патронов).
Вместо пушек ШВАК и пулеметов УБ, второй вариант вооружения ТИСа предполагал две пушки К-37 калибра 37 мм. Предусматривалось мощное радио- и фотооборудование.
ТИС имел длину 11,5 метров, размах крыла 15 метров, площадь крыла 33 м2 . Нормальный полетный вес составлял 6955,8 кг, вес пустой машины- 4677,8 кг. С мотором АМ-35А самолет мог развить максимальную скорость 601 км/ч на высоте 6200 метров, с мотором АМ- 37 достигал 635 км/ч на высоте 6300 метров.
