米-24采用的是单旋翼带尾桨布局，旋翼有5片玻璃钢桨叶，每片桨叶均装有调整片和电加热防冰装置。米-24机身采用全金属半硬壳式结构，驾驶舱上半部随任务不同而有所不同。
米-24延续了米-8宽大的机身，有一个装8名步兵的运兵舱，这是米-24与AH-1为代表的西方武装直升机的重大差异。这一运兵舱使得米-24能先以自身火力压制地面敌军，然后迅速将步兵空投到特定区域，非常适合用于陆军部队协同空降作战。但这也使得米-24机体臃肿，比AH-1要硕大得多，飞行性能下降，被敌方命中的几率增大。
驾驶舱前部为平直防弹风挡玻璃，重要部位装有防护装甲。双发动机和双重的系统设计使米-24中弹后仍能安然返回基地，即使主齿轮箱油压降至零，直升机仍可再飞行15至20分钟，这足以使飞机脱离战场。
旋翼系统所有的动部件都是在米-8直升机动部件的基础上发展而来的。旋翼有5片桨叶，等弦长翼弦，翼型为NACA230。尾桨有3片桨叶。在最新的改进型上，尾桨均改装在尾斜梁的左侧。旋翼大梁为钛合金大梁，外面敷以玻璃钢蒙皮，中间填以蜂窝结构夹芯。旋翼桨毂为锻造后机械加工的钢制桨毂。旋翼为传统的全铰接式旋翼。桨叶大梁充有增压氮气，用以检查裂纹。每片桨叶都装有液压摆振阻尼器，平衡调整片和前缘防冰装置。标准的刹车装置。尾桨桨叶为铝合金桨叶。
飞机机身采用普通的全金属半硬壳式短舱尾梁结构，地板以上的机身前部随任务不同而有所差异。 米-24 采用 5 桨旋翼，这在同时代的直升机中是罕见的。桨叶数越多，在同样旋翼直径和转速下的升力就越大，或者同样升力下转速可以较低，有利于降低振动和噪音。相比之下，美国的 UH-1“休伊”和 AH-1“眼镜蛇”是双桨，AH-64“阿帕奇”是四桨，不久前夭折的 RH-66“科曼奇”才是 5 桨。
为进一步减小迎风阻力，米-24 还是第一个采用可收放起落架的直升机，早期飞行员常常忘记收放起落架，资格越老问题越大，结果用机腹着陆，洋相出大了。
米-24 的短翼不光便利挂载武器，也是采纳了米-6 经验的结果。米-6 的短翼在前飞时产生升力，为主旋翼卸载起到很大作用。米-24 的短翼全金属悬臂式短翼，平面为梯形，具有大约16°下反角和20°安装角。翼面为固定翼面。在前飞时，可以为主旋翼卸载 19-25%。
在米-24 上，安装尾桨的“垂尾”像一个直立的机翼，在前飞是产生侧向的“升力”，为尾桨卸载。 米-24 虽然有双套操纵系统，但射击员的备份操纵系统十分简陋，战斗中万一驾驶员负伤，射击员要么有超人的飞行技术，要么运气好得昏过去，否则要安全地把飞机飞回去再降落下来难上加难，备份操纵系统有和没有实在差不多。
尾部装置垂尾偏置3°，兼作尾斜梁。水平安定面可调。
着陆装置可收放前三点起落架。前起落架为双轮，主起落架为单轮，低压油-气减震支柱和低压轮胎。主起落架向后收在机身短舱后部。尾梁下面有管状的三角尾橇，其作用是在起飞和降落时保护尾桨。
动力装置两台单台最大功率为1640千瓦(2230轴马力)TV3-117涡轮轴发动机，并排安装在座舱上面。发动机功率借助输出轴、经并车减速器传递到旋翼轴上。发动机装有8毫米厚的淬火防护钢板。主油箱位于机舱后面的机身内，软油箱位于机舱底部。机舱中的1000千克辅助油箱可使直升机的内部燃油量增加到1500千克。也可带4个外挂油箱代替辅助油箱，每个外挂油箱容量为500升。4个外挂油箱装在旋翼下的两个内部支架上。为了防止吸入外来物和空气中的灰尘，可选用转向器和分离器。辅助动力装置横向装在旋翼桨毂整流罩尾部。座舱驾驶舱为纵列式布局。驾驶员坐在后舱，射手坐在前舱。驾驶员和射手的座椅均为装甲座椅。座舱盖是分开的，铰接式的，向右打开。后座椅比前座椅高，以改善驾驶员的视野。前后舱之间隔有防碎片屏蔽。主舱设有8个可折叠座椅，或4个长椅。主舱前面两侧各有一个舱门，水平分开成两部分，都是铰接的，可分别向上和向下打开。驾驶舱前部为平直防弹风挡玻璃。舱内备有加温和通风装置。
系统包括3台发电机的双套电气系统和增稳系统。旋翼桨叶和尾桨桨叶均装有电加热防冰系统。
机载设备包括甚高频和特高频无线电台、自动驾驶仪、雷达高度表、盲目飞行仪表设备、弹道计算机，以及有地图显示器的无线电罗盘。
米-24机头下方装有一挺俯仰角和方位角变化范围增加了的12.7毫米四管“加特林”机枪。短翼翼尖武器挂架可挂4枚AT-2“蝇拍”反坦克导弹。短翼翼下武器挂架可携带UV-32-57火箭发射器，每个火箭发射器可装32枚57毫米火箭弹，1500千克化学或常规炸弹，以及其它武器，加上运兵舱，米24堪称“空中BMP-1” 内置武器：机头下部的吊塔上安装了一挺12.7毫米的四管加特林机枪；之后改型换上GSH-23-1机炮、GSH-30-2机炮。 挂载点：短翼上和机身短板下有四个挂载塔架； 最大武器负载：2860千克(6305磅)； 典型武器：AA-8“蚜虫”，AA-11“射手”或Igla空对空导弹；AT-2反坦克导弹；57毫米火箭筒；80毫米，130毫米或240毫米火箭弹；双管的23毫米枪筒；外挂燃料箱。
试验结果表明，如果敌机装备红外对抗措施，地表温度又比较高时，直升机空战中导弹的有效截获距离不超过 600 米，所以更重的“正规”空空导弹没有必要，最后选定9M30“针”式导弹为主要空空导弹。 米-24的主要任务是为己方坦克部队开辟前进通道，清除防空火力和各种障碍，压制空降区敌人的先头部队。经过长期训练和使用，米-24直升机的使用战术发生很大变化。米-24直升机不仅可以当作有效的反坦克武器，而且还可以作为高速贴地飞行的坦克和用作空战中消灭对方直升机的有效手段。其次，米-24还可以担负为米-8和米-17机群护航的任务。
在战斗任务中，如果携带有火箭弹吊舱和炸弹，米-24飞行员会先发射火箭再以机枪扫射，为后座的武器操作员提供充裕时间瞄准和投弹。米-24在全负载下可以携带10枚100公斤炸弹，虽然无法精确轰炸目标，但对区域性目标却非常有效。米-24也可携带大型炸弹，包括4枚250公斤炸弹或2枚500公斤炸弹。
有些米-24以重型火箭弹从2公里外发射对付防空武器，不过这类重型火箭弹并未广泛使用，因为只有经验丰富的飞行员才会用它。这是因为火箭弹飞出去时产生的尾焰浓烟会包住机身，导致发动机吸入废气而停车。米-24还常用于空中巡逻，机上通常携带2具火箭吊舱、2枚反坦克导弹和500至700发机枪弹，2架直升机彼此距离500至800米，飞行于1500至1700米高度。
米-24 在设计时考虑外场使用条件相当周到，发动机盖翻开，地勤可以站在上面，大大方便维修。
