Як-27Р – цельнометаллический мононлан со средним расположением крыла.
Фюзеляж – стрингерный полумонокок круглого поперечного сечения, переходящего в хвостовой части в эллиптическое. В носовой части фюзеляжа установлена мачта с приемником воздушного давления Г1ВД-7, плавно переходящая в конусообразный остекленный фонарь штурмана. Отсек фюзеляжа, ограниченный наклонным шпангоутом 4а, образует герметичную кабину штурмана, вход в которую осуществляется через верхний люк.
В отсеке, между шпангоутами №4а и 6, размещен фотоаппарат для перспективного воздушного фотографирования. Па правом и левом бортах отсека расположены фотолюки, открывающиеся с помощью электроприводов при фотографировании. В нижней части этого отсека расположена передняя нога шасси, закрывающаяся после уборки щитком и створками.
Шпангоуты № 6 и 10 ограничивают герметическую кабину летчика. Кабина летчика закрыта сверху остекленным фонарем, состоящим из козырька и сдвижной части. Лобовое стекло козырька выполнено из прозрачной брони с электрообогревом. За кабиной летчика, между шпангоутами №№ 10 – 14; 14 – 17; 17 – 19; 19 – 24 и 24 – 28, расположены отсеки мягких керосиновых баков, помещенные в специальных жестких контейнерах, являющихся частью конструкции фюзеляжа.
В нижней части фюзеляжа, между шпангоутами № 19 и № 24, размещена главная нога шасси, закрывающаяся после уборки щитком створками. Под контейнером керосинового бака № 5, между шпангоутами № 25 и 28, установлен топографический фотоаппарат АФА-41/10, объектив которого закрыт створками, открывающимися электромеханизмом во время фотографирования.
В отсеке между шпангоутами №№ 28 и 34 размещены два фотоаппарата для планового воздушного фотографирования. В нижней части этого отсека имеются два фотолюка, открывающиеся электроприводом при фотографировании. В хвостовой части фюзеляжа расположен отсек электро- и радиооборудования. Фюзеляж заканчивается управляемыми створками, между которыми расположен тормозной парашют ПТ-27, сбрасываемый в конце пробега.
Герметические кабины летчика и штурмана – вентиляционного типа, подача воздуха в кабины производится от 9-й ступени компрессоров двигателей через турбохолодильную установку ТХУ-1271Б (до самолета №0607 устанавливалась ТХА-300И), обеспечивающую необходимую температуру воздуха в кабинах.
Вход в кабину штурмана осуществляется через верхний люк с крышкой, открывающейся наружу. Фонарь летчика состоит из неподвижного козырька и сдвижной створки, для перемещения которой на бортах кабины и подфонарной раме фюзеляжа установлены направляющие рельсы.
В кабинах летчика и штурмана имеются катапультируемые сиденья, обеспечивающие покидание самолета экипажем при аварии в воздухе. Перед катапультированием летчик и штурман должны установить нога на подножки сиденья, сбросить фонарь при помощи кнопки аварийного сброса фонаря и крышку люка штурмана рычагом аварийного сброса крышки. Если при нажатии кнопки и рычага аварийного сброса фонарь или крышка люка не отделились от фюзеляжа, то для выстреливания необходимо предварительно вынуть воздушную предохранительную чеку из пироцилиндра при помощи рукоятки ручной разблокировки, расположенной на сиденье у заголовника.
Катапультирование каждого сиденья, осуществляется нажатием двух или одной ручек, расположенных на поручнях сиденья. Управление выстреливанием сидений имеет блокировку, устраняющую возможность одновременного катапультирования летчика и штурмана и столкновения их в воздухе при катапультировании. Освобождение от сидений в воздухе после катапультирования осуществляется с помощью автомата АД-3. Парашют раскрывается при помощи автомата КАП-3. В случае отказа КАП-3 летчик и штурман могут раскрыть парашют вручную.
Крыло – стреловидное двухлонжеронное, опирающееся на мощную поперечную балку, закрепленную в фюзеляже. Угол стреловидности крыла по линии 1/4 хорд равен 45 град.; поперечное V крыла – минус 5 град.; удлинение крыла-4,25.