По своему замыслу новый проект советского лунного облетного корабля был компромиссным решением с самого своего замысла. Двухместный корабль 7К-Л1 (11Ф91) выводился на околоземную орбиту с высотой примерно 200 километров с помощью трехступенчатой ракеты-носителя “Протон” (УР500К) и включения разгонного блока Д (11С824). Масса корабля 7К-Л1 составляла 5,68 тонны. С помощью второго включения разгонного блока Д корабль 7К-Л1 переводился на траекторию перелета Земля-Луна. В полете была возможность несколько раз откорректировать траекторию с помощью двигательной установки корабля. Пролетев на близком расстоянии от Луны, 7К-Л1 возвращался к Земле. Спускаемый аппарат корабля, аналогичный по форме орбитальному кораблю 7К-ОК “Союз”, входил в атмосферу со второй космической скоростью и совершал управляемый спуск, а затем мягкую посадку.
В отличие от корабля 7К-ОК “Союз” лунный облетный корабль 7К-Л1 состоял всего из двух отсеков: спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсека. Их размеры полностью повторяли габариты отсеков корабля 7К-ОК “Союз”. В спускаемом аппарате имелись кресла-ложементы для двух космонавтов, которые совершали весь полет без скафандров. Диаметр спускаемого аппарата составлял 2,18 метра, масса – около 2,9 тонн, общий объем – 5,5 кубических метров.
Поскольку 7К-Л1 должен был входить в земную атмосферу со второй космической скоростью, на него было нанесено новое теплозащитное покрытие. Максимальные перегрузки при управляемом спуске корабля 7К-Л1 при двойном погружении в атмосферу составляли примерно 6,5 единиц.
При внешнем сходстве приборно-агрегатных отсеков кораблей 7К-ОК и 7К-Л1 их начинка коренным образом отличалась – на лунном облетном корабле и система управления, и приборное оборудование были другими, соответственно цели его полета.