Konstrukcja Douglas A3D Skywarrior był górnopłatem o konstrukcji półskorupowej ze skrzydłami skośnymi. Skrzydła miały całkowicie metalowe poszycie i powierzchnię 71,54 m². Napęd samolotu stanowiły dwa, usytuowane w gondolach podskrzydłowych, turboodrzutowe silniki Pratt & Whitney J57-P10, o ciągu po 5 623 KG każdy. Silniki o przepływie osiowym i podwójnych wirnikach. Każdy z nich miał długość 4,013 m i średnicę 1,014 m. Dzięki umieszczeniu ich na pylonach wysuniętych przed krawędź natarcia skrzydła pełniły one funkcję masy przeciwflatterowej. Bombowiec A3D były także wyposażane w 12 silników rakietowych o ciągu 1 953 kG, które służyły do wspomagania startu. Samolot miał trójkołowe podwozie, które – podobnie jak mechanizm składania skrzydeł, usterzenie ogonowe, klapy i mechanizm ustawiania siły ciągu silników – było napędzane hydraulicznie.
Załogę samolotu stanowiło trzech ludzi: pilot-dowódca, drugi pilot-bombardier i strzelec-nawigator. Maszyny w wersji A3D-2 (A-3B) były ponadto wyposażone w system przeciwdziałania poślizgom podczas hamowania, automatyczne ustawianie slotów krawędzi natarcia oraz były przystosowane do pełnienia roli powietrznego zbiornikowca.