Корпус «Лос Анжелоса» строился согласно проекту SCB-303 и имел более выраженную каплеобразную форму, по сравнению с корпусами лодок предшествующих проектов. В целом, форма субмарины близка к форме торпеды. Корпус лодки собирался из секций длиной 33 фута, секции сваривались между собой. Длина лодки – 360 футов, осадка 32 фуга, надводное водоизмещение 6135 т, подводное водоизмещение – 6927 т.
На первых 39 атомоходах типа «Лос Анжелос» рули глубины установлены на рубках. Начиная с корабля SSN-751 «Сан Хуан» рули глубины монтировались в передней части корпуса, такое конструктивное решение было принято с целью улучшения способности рубки пробивать при всплытии паковый лед. Рули глубины выполнены убираемыми в корпус. Все выдвижные устройства расположены в рубке. Лодки с рулями глубины на корпусе обозначаются как «тип SSN-688 I», «1» – Improved, улучшенный. За счет усовершенствованной гидродинамики лодки типа «тип SSN-688 I» обладают уменьшенной шумностыо.
Все корабли проекта SSN-688 вооружены четырьмя торпедными аппаратами калибра 21 дюйм, за исключением экспериментальной субмарины SSN-691 «Мемфис», на которую установили торпедные аппараты калибра 30 дюймов с целыо отработки оружия для атомоходов типа «Сивульф». До 1992 г. лодки могли использовать ракетоторпеды SUBROC. В боекомплект входят торпеды Мк 48 и Мк 50. ПКР «Гарпун», крылатые ракеты «Томагавк».
В ходе операции «Буря в пустыне» в 1991 г. субмарины SSN-720 «Питтсбург» и SSN-724 «Луисвилль» выпустили ракеты «Томогавк» по стратегическим объектам, расположенным на территории Ирака. Большинство ракет поразили назначенные цели, хотя несколько «Томагавков» сбила иракская ПВО. Пуск крылатых ракет осуществляется или через торпедные аппараты или из вертикальных пусковых установок, которыми оснащены только лодки, начиная с SSN-719 «Провиденс» и заканчивая SSN- 773 «Шайен», на этих кораблях установлен по 12 вертикальных пусковых установок для стрельбы крылатыми ракетами «Томогавк».
Для управления огнем используется система Mk 117 Mod 3. Субмарины оснащены радиолокатором обзора водного пространства Сперри BPS-15АВ носовой части смонтирована ГАС BQQ-5A (V), для навигации подо льдом используется ГАС BQS-15. Атомоходы оборудованы буксируемыми антенными системами BQR-23/25 и TB-16D.
На всех лодках типа «Лос Анжелос» установлены реакторы Дженерал Электрик S6G мощностью 35 000 л.с. Данный реактор разработан на базе реактора D2G атомного фрегата УРО «Бэйнбридж». На малых скоростях хода используется естественная циркуляция воды в контуре охлаждения реактора, на больших скоростях – принудительная, от насосов.
Реактор снабжает энергией две турбины, которые связаны с единственным семилопастным гребным винтом.