Отличительной чертой компоновки Ми-24 является наклон вправо от вертикального положения на два с половиной градуса вала несущего винта вместе с силовой установкой , что вызвано стремлением повысить точность стрельбы из неподвижного оружия. Дело в том, что характерными особенностями динамики полета вертолетов являются висение с небольшим креном и полет с небольшим скольжением, вызванные необходимостью балансировки боковой составляющей тяги рулевого винта. Благодаря наклону вала крен и скольжение вертолета на всех режимах полета получились минимальными: крен - 0,5-1,5°, скольжение - ±1°. Для разгрузки рулевого винта при полете на большой скорости концевая балка имела относительно большую площадь (2,8 кв.м) и несимметричный профиль. На максимальной скорости киль создавал две трети боковой силы, необходимой для уравновешивания реактивного момента несущего винта.
В единой кабине экипажа размещались: стрелок-оператор и за ним с некоторым смещением влево летчик. В ОКБ этот тип кабины получил название «веранда». В задачу оператора входило обнаружение и распознавание цели, управление подвижной пулеметной установкой, пуск и наведение противотанковых ракет, сброс бомб. На случай выхода из строя летчика рабочее место оператора оборудовали вторым управлением. Летчик мог вести огонь из неподвижного оружия на подкрыльевых подвесках и фиксируемого по оси вертолета носового пулемета. Кабина экипажа защищалась боковыми броневыми листами, включенными в силовую схему фюзеляжа, лобовым пуленепробиваемым стеклом и бронированным сиденьем летчика. Кроме того, броню включили и в капоты силовой установки. Предусматривалось использование экипажем касок и бронежилетов.
В средней части вертолета разместили грузовую кабину на 8 десантников, оборудованную двустворчатыми открываемыми вверх и вниз дверями на бортах. Нижняя створка содержала ступеньки. Открывающиеся окна оснастили шкворневыми установками, позволявшими десантникам вести огонь из штатного оружия. Все кабины образовали герметичный отсек, оборудованный системой кондициониоования воздуха с небольшим избы точным давлением для безопасности при полете над зараженной местностью. Грузовая кабина оборудовалась бортовой стрелой с электролебедкой и могла использоваться для эвакуации раненых и перевозки грузов до 1500 кг. Негабаритные грузы весом до 2500 кг могли перевозиться на внешней подвеске. Ми-24 имел убираемое в фюзеляж шасси, ниши которого закрывались створками.
Первый прототип Ми-24Д имел толкающий рулевой винт
Ми-24Д ВВС Чехии. На вертолете открыты капоты двигателей, редуктора, отсека ВСУ, а также двери грузовой и пилотской кабин
Серийный Ми-24В
В хвостовом отсеке фюзеляжа располагалось электро- и радиооборудование. Ми-24 был оснащен автопилотом, малогабаритной гировертикалью и курсовой системой, доплеровским измерителем скорости и угла сноса, автоматическим планшетом, радиосистемой ближней навигации с антеннофидерной системой и др. Управление вертолетом - механическое при помощи четырех гидроусилителей на общей плите, установленной на главном редукторе. Управление стабилизатором связано с управлением шагом несущего винта. Гидросистема состояла из трех отдельных систем: основной, дублирующей и вспомогательной.
Опробованный на Ми-14 новый двухвальный двигатель ТВЗ-117 главного конструктора С.П.Изотова был в то время одним из лучших и не уступал по своим показателям зарубежным образцам. Он имел взлетную мощность 2200 л.с., номинальную -1700 л.с., удельный вес 0,117 кг/л.с. и удельный расход 0,23-0,265 кг/л.с.-час. В случае остановки одного из двигателей другой автоматически переходил на взлетный режим. Топливная система состояла из пяти мягких протектированных баков емкостью 2125 л. Питание не прерывалось при повреждении любого из баков. В перегоночном варианте внутри грузовой кабины предусматривалась установка двух металлических баков емкостью 1630 л.
Ми-24 построили значительно раньше, чем вооружение, под которое он разрабатывался. Ввиду неготовности комплекса «Штурм» и высокотемпного пулемета Миль решил установить на первых образцах боевого вертолета оружие комплекса К4В, хорошо зарекомендовавшее себя на вооруженных модификациях Ми-4 и Ми-8. На съемные рамы, установленные на фюзеляже под дверями грузовой кабины, Ми-24 получил по паре ПТУР 9М17 противотанкового комплекса «Фаланга-М» с ручной системой наведения. Оператор осуществлял его с помощью танкового визира 9Ш121, имевшего телескопическую оптику с кратностью 8, и радиокомандной линии управления. В носу Ми-24 была смонтирована подвижная пулеметная установка НУВ-1 с крупнокалиберным пулеметом А-12,7 и простейшим коллиматорным прицелом. К четырем балочным держателям, установленным по два под каждой консолью крыла, могли крепиться: блоки НАР по 32 ракеты С-5 в каждом, бомбы калибром по 100 и 250 кг или по одному баку с горючей жидкостью. Оператор имел бомбовый прицел ОПБ-1Р. Летчик для стрельбы НУР пользовался коллиматорным прицелом ПКВ.