殲-20殲擊機使用高位梯形機翼，翼展約為13-15米，機翼向機身尾部偏移，機翼後邊緣有襟翼和升降副翼機制。由於缺少尾部水平安定面，殲擊機上使用水平前翼，位於機身兩側的進氣道後面。飛機尾翼由兩個垂直安定面和兩個機腹導流片組成。飛機長約22-23米，機身採用現代戰機傳統布局，頭部是電子設備和飛行員座艙，尾部放置發動機，中部是內部彈藥艙。成飛殲-20在研製時要求最大程度地降低雷達暴露特征，結果對一系列外形特點產生了影響，包括放棄使用大量外掛組件，改用內部彈艙。據一些消息，殲-20淨重約17.6噸，最大起飛重量可達35噸，能夠攜帶的有效載荷的具體重量不詳。
殲-20配備兩台渦噴發動機。根據一些渠道的消息，首批原型機使用俄制AL-31F發動機，量產型飛機應當配備國產WS-15發動機，這種加力推力不低於 150千牛的發動機應當保證飛機具有相對較高的飛行性能。此前有報道稱，殲-20最大速度應當達到2100千米/小時，能爬升到16000米的高度，航程約3400千米。由於發動機型號的變化，原型機和量產型機的性能可能會有較大區別。
殲-20使用三點式單輪起落架，前支架可以回收，主支架輪徑較大，起落架艙門有典型的齒狀邊緣，旨在散射雷達照射波。美國現代化飛機也使用類似組件。
出於明顯的原因，中國新型戰機電子戰設備的組成情況沒有披露。有理由認為，殲-20配備多餘度電傳控制系統和現代化瞄准導航系統。這些都是在利用中外最新研究成果的基礎上研製而成的。可能，中國正在為殲-20製造或者將要製造有源相控天線陣機載雷達，以及其他一系列新設備。
根據殲-20試驗樣機的首批照片，可以看到，機翼下缺少武器掛架。另外，飛機上和機腹下發現了艙門，這表明中國新型戰機將和國外最新型殲擊機一樣，使用內部隔艙掛載武器，從而減少飛機面對敵方雷達的暴露特征，提高隱身性能和戰鬥生存能力。可能，量產型殲-20將有能力使用外掛武器，執行各種作戰任務。內置自動機關炮的存在暫時只是一個爭議話題，從現有圖片上來看，沒有任何證據表明殲-20會得到或失去航炮。
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