Экраноплан «Орленок» спроектирован по самолетной схеме. Это трехдвигательный низконлан с Т-образным хвостовым оперением и корпусом-лодкой. Экипаж состоит 6 человек, командир, второй пилот, механик, штурман, радист и стрелок. При перевозке десанта в состав экипажа дополнительно включаются два техника. Полезная нагрузка размещается в грузовой кабине длиной 28 м, шириной 3,4 м и высотой 4,5 м. Загрузка и выгрузка происходят через люк, образующийся при открытии влево носовой части корпуса.
Крыло имеет аэродинамическую компоновку, оптимизированную для движения вблизи экрана, площадь крыла составляет 600 кв.м. Высота полета на экране составляет от 2 до 10 метров, при этом мореходность судна до 5 баллов.
Силовая установка состоит из двух стартовых турбореактивных двухконтурных двигателей НК-8-4К и маршевого турбовинтового НК-12МК. Стартовые двигатели с тягой 10,5 тонн каждый установлены по бортам в поворотной части фюзеляжа. Воздухозаборники размещены высоко над кабиной пилотов для предотвращения попадания брызг и пыли при движении над морем или сушей. Маршевый двигатель приводит во вращение два соосных винта диаметром 6 м обеспечивающие тягу в стандартных условиях 15,5 т. Топливные баки расположены в корневых частях крыла.
Размах крыла 31,5 м, общая длина судна 58,11 м, максимальная высота 16,3 м. Масса пустого экраноплана 100 000 кг, а полная взлетная масса 140 000 кг. Крейсерская скорость 360 км/ч, а максимальная доходит до 400 км/ч. Практическая дальность полета 1 500 км., потолок 3 000 м. Всего на судостроительном заводе «Волга» было построено пять экранопланов типа «Орлёнок».