Decyzja okazała się słuszna, 12 marca 1968 roku Siły Powietrzne wraz z Ministerstwem Przemysłu Lotniczego podjęły decyzję o formalnym rozpoczęciu prac projektowych nad nowym samolotem transportowym. Nadzór nad projektem powierzono Wiktorowi Garwardtowi, nominalnemu zastępcy Antonowa w biurze konstrukcyjnym. An-26 zachował ogólny pokrój płatowca An-24. Zastosowanie tylnej rampy ładunkowej wymusiło przeprojektowanie tylnej części kadłuba, co mogło pogorszyć charakterystykę aerodynamiczną samolotu. Aby temu zapobiec, na górnej części kadłuba, po obu stronach rampy, zainstalowano szerokie grzebienie aerodynamiczne. W odróżnieniu od An-12, stanowisko nawigatora przeniesiono z dziobu maszyny, do kabiny pilotów. Zwiększona masa startowa samolotu, w porównaniu do An-24, zmusiła konstruktorów do zastosowania mocniejszych jednostek napędowych AI-24WT o mocy 2820 KM. 30 grudnia 1968 roku ukończono pierwszy prototyp o numerze 02-01. W ciągu kolejnych trzech miesięcy ukończono prototyp przeznaczony do prób naziemnych o numerze 01-01 i kolejny do prób w locie o numerze 02-02. Oblot pierwszego prototypu odbył się 21 maja 1969 roku, tydzień później w powietrze po raz pierwszy wzbił się prototyp numer 02-02. Ten sam egzemplarz kilka dni później zaprezentowany został na Międzynarodowym Salonie Lotniczym w Paryżu.