Со стороны передней полусферы бомбардировщик защищали два неподвижных орудия, размещенных в носовой части фюзеляжа. Развязав сложнейший узел, ильюшинцы скомпоновали машину, дизайн которой ни до, но после нее в самолетостроении не встречался.
Другой особенностью самолета стала «двухместная» кабина штурмана, совмещавшего обязанности навигатора и бомбардира (на взлете и посадке он размещался в катапультируемом кресле, а на маршруте – за рабочим столом рядом с прицелами). Летчик располагался в катапультируемом кресле, а стрелок-радист – на вращающемся и перемещавшемся по высоте сиденье в виде «тарелки». Попасть на свое рабочее место и покинуть аварийную машину стрелок-радист мог только через массивный нижний люк. Открывался он легко, опускаясь под собственной тяжестью, но закрыть его вручную, если в пневмосистеме самолета отсутствовал сжатый воздух, было трудно, и на практике это делалось с помощью спины техника самолета.
Стреловидное хвостовое оперение позволяло сохранять устойчивость и управляемость машины до скорости полета, соответствующей числу М=0,82, предельной для самолета с прямым крылом.
Определенные опасения конструкторов вызывала компоновка ТРД «Нин» с центробежным компрессором. Если двигатели разместить по типу Ил-22 на пилонах (или как это сделали на Ту-14), то размеры мотогондол, имевших и без того большую площадь поперечного сечения (мидель), возрастали непомерно, увеличивая лобовое сопротивление. К тому же требовалось решить задачу размещения основных опор шасси, места для которых в фюзеляже не нашлось.
Вышли из положения, сместив плоскость миделевого сечения двигателя далеко вперед относительно передней кромки крыла. В этом случае под несущей поверхностью проходила лишь удлиненная выхлопная труба двигателя. Колеса же основных опор шасси после разворота на 90 градусов удачно ложились плашмя в нишу под сопловой частью двигателей. Так совокупность удачных конструкторских решений кормовой стрелковой установки и оригинальных мотогондол привела к появлению бомбардировщика необычного вида.
Впервые в отечественной практике на фронтовом бомбардировщике установили радиолокационную станцию ПСБН (панорамная станция ближней навигации), замененную впоследствии усовершенствованной ПСБН-М и предназначенную не только для бомбометания, но и для обзора земной поверхности, т. е. – для самолетовождения.
Опытный Ил-28 передали на заводские летные испытания 29 мая 1948 года, и 1 июля самолет перевезли на летную базу ОКБ в подмосковный г. Жуковский.
Первый полет Ил-28 с английскими двигателями «Нин» компании «Роллс-Ройс» состоялся 8 июля 1948 года. В экипаж кроме летчика-испытателя ОКБ В.К. Коккинаки входил бортрадист Б.А. Ерофеев. Ведущим инженером по испытаниям был В.В. Семенов, бортмехаником – Н.Д. Сорокин.
В декабре двигатели «Нин» заменили отечественными РД-45Ф, с которыми заводские испытания бомбардировщика завершились 27 января 1949 года. Две недели ушло на подготовку отчета и передачу опытной машины в НИИ ВВС. Государственные испытания опытного Ил-28 начались 10 февраля 1949 года, но без подвесных топливных баков, оговоренных постановлением правительства.
Испытания в НИИ ВВС заняли менее трех месяцев. При этом выполнили 84 полета общей продолжительностью 75 часов. Ведущими по машине были инженер В.А. Шубралов, летчик М.П. Субботин и штурман Ф.М. Попцов. Облетали Ил-28 начальник ГК НИИ ВВС О.В. Толстиков, летчики-испытатели П.М. Стефановский, В.И. Жданов, М.А. Нюхтиков и В.М. Шульгин, а также штурманы Н.П. Цветков, Кириченко, Васильев и Шишков.