400 км/ч. Снизить возросшую при этом долю профильного сопротивления можно было применением тонкого двояковыпуклого профиля, а также сокращением площади крыла вследствие увеличения удельной нагрузки на него. В связи с этим для скоростного Дальнего бомбардировщика было спроектировано крыло, параметры которого в то время для самолета такого назначения были Несколько необычны. Оно имело сравнительно небольшое геометрическое удлинение (равное семи), довольно высокую удельную нагрузку на площадь (140 кг/см2) и компоновалось из профилей Кларк Y-15 с относительной толщиной 16% в корне и 10% на конце крыла. Однако такое крыло с большой удельной нагрузкой на площадь могло ухудшить взлетно-посадочные характеристики нового самолета, поэтому для увеличения несущей способности была применена взлетно-посадочная механизация: на задней кромке крыла были установлены щитки типа Цап со скользящей осью вращения. Все это обеспечивало крылу самолета С. В. Ильюшина значительно меньшее суммарное (индуктивное и профильное) лобовое сопротивление по сравнению, например, с крылом аналогичного по назначению самолета ДБ-2 (АНТ-37), которое отличалось большим удлинением и малой удельной нагрузкой на площадь. Высокому для своего времени аэродинамическому совершенству самолета С. В. Ильюшина способствовали также предельно малый мидель фюзеляжа (1,7 м2), внутренняя подвеска в фюзеляже заданной бомбовой нагрузки, применение зализов в месте стыка фюзеляжа с крылом, применение убирающихся основных опор самолета и гладкой обшивки планера, удачное капотирование двигателей М-85.
Выбранные параметры крыла и большая удельная нагрузка на его площадь способствовали улучшению весовых характеристик самолета. Небольшое удлинение позволило увеличить жесткость крыла и тем самым повысить критическую скорость флаттера, с которым тогда уже начинали сталкиваться скоростные самолеты. Снижение массы крыла достигалось также разгрузкой его концевых частей топливными баками, выполненными в виде герметичных отсеков крыла.