Летчики о самолете Ли-2 говорили: «...не надо только мешать ему лететь».
Конструкция Ли-2 — цельнометаллическая из Д16 с полотняной обшивкой рулей и элеронов. В первом варианте в самолете было 14 пассажирских мест. Потом, во втором варианте, число пассажирских мест было увеличено до 21. Фюзеляж — полумонокок стрингерного типа с относительно тонкой обшивкой, усиленной многочисленными легкими стрингерами-угольниками. Их 42 по периметру миделя фюзеляжа, частично прерванных окнами, входной дверью и грузовым люком. Шпангоутов в фюзеляже 48, в основном легких рамных, листовых; узловые — коробчатые. Толщина обшивки фюзеляжа в основном 0,6 и 0,8 мм, в немногих местах 1,0, 1,2 и 1,8 мм. Стрингеры пропущены через прорези в шпангоутах и приклепаны одной заклепкой отгибам листов шпангоутов. Такая конструкция обеспечивала наименьшую массу на 1 кубический метр объема фюзеляжа. Крыло профиля NACA-2215 — трехлонжеронное. Лонжероны двутавровые, с листовой стенкой и с полками, образованными парой фасонных профилей. Обшивка центроплана — в среднем 1,0 мм, по верхней стороне между лонжеронами — усиленная продольным гофром, по нижней стороне — съемная на болтах для возможности установки топливных баков (сварных) из листов АМц толщиной 0,8 мм. Обшивка консолей — 0,8 и 0,6 мм, усиленная многочисленными стрингерами. Конструкция мотогондол — по типу фюзеляжной. Моторамы и элементы шасси из труб (сталь 30ХГСА). Колеса 1200х450 мм. Уборка и выпуск шасси от гидросистемы, хвостовое колесо размерами 600х250 мм не убирается. Ширина колеи шасси 5,63 м. Двигатели АШ-62ИР с винтами АВ-7Н-161 или АВ-7НЕ-161. Мощность взлетная 1000 л. с., номинальная на земле 820 л. с., номинальная на высоте 1500 м 840 л. с., эксплуатационная 738 л. с. Запас топлива максимальный 2320 кг (для дальности 2500 км), нормальная дальность 1100 км при платной нагрузке 1200 кг. Центровка 17,7% — 23,3% САХ. Рейсовая скорость 220 км/ч. Взлетная дистанция до набора высоты 25 м составляла 1300 м.
Самолет Ли-2 имел несколько модификаций-вариатов, в которых контуры, размеры и конструкция оставались без изменений (кроме деталей оборудования и вооружения), а менялась лишь нагрузка.