Схема «Муромца» - шестистоечный биплан с крыльями большого размаха и удлинения. Четыре внутренние стойки были попарно сближены, и между ними были установлены двигатели, стоявшие совершенно открыто без обтекателей. Ко всем двигателям имелся доступ в полете - по нижнему крылу шла фанерная дорожка с проволочными перилами. В дальнейшем эта особенность конструкции не раз спасала самолет от вынужденной посадки. Площадь крыльев примерно в полтора раза превышала площадь крыльев «Витязя». Крылья были двухлонжеронные, коробчатой конструкции. Размах верхнего крыла составлял 31 м. В дальнейшем в семействе «Муромцев» размах верхнего крыла колебался от 24 до 34,5 м, а нижнего - от 17 до 27 м. Длина хорд - от 2,3 до 4,2 м, толщина профиля - от 6 до 3,5 в зависимости от ширины крыльев. Крылья были разъемными по размаху. Верхнее состояло из семи частей: центроплана, двух промежуточных частей на каждом полуразмахе и двух консолей, нижнее - из четырех. Все узлы конструкции отличались простотой и целесообразностью.
Конструкция фюзеляжа - без шпренгельных усилений, расчалочная, с полотняной обтяжкой хвостовой части и с фанерной (3 мм) обшивкой носовой части. Передняя часть кабины была первоначально криволинейной, выклеенной из шпона, а в более поздних «Муромцах» - многогранной, с одновременным увеличением поверхности остекления. Сечение фюзеляжа в последних типах «Муромца» достигало 2,5 м в высоту и 1,8 м в ширину. Общий объем кабины составлял 30 м . Кабина изнутри была обшита фанерой. Пол набирался из фанеры толщиной 10 мм, каркас фюзеляжа состоял из четырех ясеневых лонжеронов. Поперечные элементы изготовлялись из сосны, расчалки - из рояльной проволоки, везде двойные.
Горизонтальное оперение «Муромцев» было несущим и имело относительно большие размеры - до 30% от площади крыльев. Профиль стабилизатора с рулями высоты подобен профилю крыла. Стабилизатор - двухлонжеронный.
Рулей направления предусматривалось три: средний (главный) и дна боковых. С появлением впоследствии задней стрелковой установки боковые рули были широко разнесены по стабилизатору, увеличены в размерах и снабжены осевой компенсацией, средний же руль упразднен
Элероны на «Муромцах» имелись только на верхнем крыле на его консолях, хорда их составляла 1 - 1.5 м.
Шасси «Муромцев» крепились под средними двигателями и состояли из парных N-образных стоек с полозами, в пролетах которых на шарнирных колодках крепились попарно колеса на коротких осях с резиновой шнуровой амортизацией. Все восемь колее попарно обшивались кожей, получались как бы колеса с широким ободом. Шасси было достаточно низким, поскольку в то время бытовало представление, что непривычное для летчиков высокое, шасси может быть причиной аварии из-за трудности определенна расстояния до земли.
Костыль представлял собой ясеневый брус длиной почти в рост человека. Верхний конец костыля прикручивался резиновым шнуром к поперечному раскосу фюзеляжа, а на нижнем была значительных размеров ложка. В первых «Муромцах» предусматривались два параллельных костыля меньших размеров.
Фюзеляж на стоянке занимал почти горизонтальное положение, поэтому крылья были установлены под достаточно большим углом - 8 - 9°. Угол установки горизонтального оперения составлял 5 - 6°.
Двигатели располагались на невысоких вертикальных фермах, или на балках, состоявших из ясеневых полок и раскосов, иногда зашитых фанерой. Бензобаки - латунные, цилиндрические, с заостренными обтекаемыми торцами обычно подвешивались под верхним крылом. Носовые их части иногда использовались в качестве маслобаков. Управление двигателями было раздельное и общее. Кроме рычага управления газом каждого двигателя был один общий рычаг («автолог») для одновременного управления всеми двигателями. Управление самолетом - тросовое, проводка иногда была сдвоенной. На первых машинах стояла штурвальная рама, полисе колонка. Управление в отличие от «Витязя» па всех модификациях было одиночным.
Считалось, что если пилот выйдет из строя, будет убит или ранен, его сможет сменить другой член экипажа, что впоследствии и случалось в боевой обстановке. Путевое управление - обычные педали.
Вся конструкция самолета была простой и несложной в производстве, а его схема для 1913 - 1914 гг. являлась передовой.
В декабре 1913 г. первый «Илья Муромец» (заводской № 107) был собран в ангаре РБВЗ на Корпусном аэродроме и был готов к испытаниям. Предполагалось первую часть испытательной программы проводить на лыжах.
После первых пробежек уже было ясно, что машина хорошо реагирует на действия рулями. 10 декабря 1913 г. был совершен первый полет по прямой в пределах летного поля. «Илья Муромец» пролетел весь аэродром прямо до речки Лиговка. На борту кроме Сикорского был только Панасюк. И в этом полете расчетные данные в основном подтвердились, только пришлось скорректировать центровку. Она оказалась несколько задней. Были также сделаны некоторые другие незначительные доработки.