Kadłub o przekroju prostokątnym i konstrukcji kratownicowej. Usztywniony w przedniej części drewnianymi prętami, w tylnej naciągami stalowymi. W przedniej części kadłuba znajdował się silnik i jego łoże, oddzielone od reszty kadłuba przegrodą ogniową. Za przegrodą znajdował się zbiornik paliwa o pojemności 126 litrów. Ta część była kryta sklejką, reszta kadłuba była kryta płótnem. Statecznik pionowy wykonany jako integralna część kadłuba. Kabiny załogi otwarte, osłonięte wiatrochronem. Siedzenia regulowane, dostosowane do spadochronów siedzeniowych. Dwumiejscowe samoloty szkolne miały dwa fotele umieszczone jeden za drugim w układzie tandem i podwójny układ sterowniczy. W późniejszym czasie powstały wersje rozwojowe, które znacznie zmieniły konstrukcję kadłuba Po-2. Wersja U-2SP miała trzy ustawione za sobą miejsca dla pilota i dwóch pasażerów i służyła jako wojskowy samolot łącznikowy, a w lotnictwie cywilnym do komunikacji międzymiastowej. Modele oznaczone U-2AP z zamontowanym w kadłubie zbiornikiem i urządzeniem rozpylającym na płatach stosowane były w rolnictwie i leśnictwie do rozpylania środków chemicznych. Wersja U-2S wyposażona była w nosze do transportu chorego. Na liniach Aerofłotu stosowano wersje kabinowe oznaczone U-2L (Po-2L). Ich modyfikacje mogły przewieźć nawet do 6 osób.