Budowa i wyposażenie Clementine miała kształt graniastosłupa o podstawie ośmiokątnej. Na jednej z podstaw znajdowała się dysza silnika manewrowego, zaś po przeciwnej stronie sondy umieszczono antenę paraboliczną dużego zysku. Układ napędowy sondy składał się z systemu kontroli wysokości, w skład którego wchodziło 12 silniczków korekcyjnych napędzanych hydrazyną oraz głównego silnika manewrowego o ciągu 489 N, którego paliwem były tetratlenek diazotu (utleniacz) i monometylohydrazyna. Sondę wyposażono w dwa panele baterii słonecznych umieszczone po przeciwnych stronach kadłuba. Masa startowa sondy wynosiła 428 kg, w tym 200 kg paliwa. Sonda była stabilizowana trójosiowo za pomocą kół reakcyjnych.
Instrumenty naukowe sondy kamera pracująca w ultrafiolecie i świetle widzialnym (UV/Vis) kamera pracująca w bliskiej podczerwieni (NIR) kamera pracująca w podczerwieni o dłuższej długości fali (LWIR) kamera wysokiej rozdzielczości (HIRES) dwie kamery do śledzenia gwiazd należące do systemu orientacji przestrzennej sondy altimetr laserowy (LIDAR) eksperyment z radarem bistatycznym, posłużył do wykrycia lodu na dnie stale zacienionego krateru księżycowego eksperyment grawitacyjny teleskop cząstek naładowanych (CPT) Masa instrumentów wynosiła łącznie ok.