Opis Śmigłowiec Ka-31 oparty jest na konstrukcji kadłuba i napędu Ka-27 (Ka-29). Wykorzystuje charakterystyczny dla Kamowa układ dwóch przeciwbieżnych wirników głównych. W stosunku do Ka-29 zmodyfikowano kadłub w celu pomieszczenia aparatury specjalistycznej. Zastosowano też wciągane podwozie czterogoleniowe w celu umożliwienia obrotu anteny radaru. Zastosowano ponadto pomocniczy zespół napędowy TA-8-Ka do dostarczania energii dla aparatury i (na śmigłowcach dla Indii) mocniejsze silniki (moc nominalna 1900 KM, startowa 2200 KM).
Ka-31 wykorzystuje system radiolokacyjny E801M Oko, opracowany w NIIRT w Niżnym Nowgorodzie (w wersji eksportowej E801E). Antena radaru umieszczona jest obrotowo pod kadłubem śmigłowca, jest płaska (ze skanowaniem fazowym w pionie) o kształcie prostokąta o wymiarach 6 × 1 metr i ma masę 200 kilogramów. W położeniu przelotowym oraz do startu i lądowania jest składana i płasko przyciągana do spodu kadłuba. W razie konieczności awaryjnej antena może być podciągnięta ręcznie lub odstrzelona.