Конструкция

Як-141 представляет собой свободнонесущий высокоплан, выполненный по нормальной аэродинамической схеме. Планер самолёта на 26 % (по массе) выполнен из композитов, остальная часть — из алюминиево-литиевых сплавов, обладающих малой массой и стойких к коррозии. Некоторые элементы конструкции выполнены из закалённой стали и жаропрочных титановых сплавов

Фюзеляж типа полумонокок имеет прямоугольное сечение и выполнен по правилу площадей. В нижней его части установлены четыре щитка для повышения эффективности вертикального взлёта (2 поперечных подвижных и 2 продольных неподвижных). В хвостовой части, над соплом ПМД, располагается отсек с парашютом, предназначенным для остановки самолёта при горизонтальной посадке в случае отказа поворотного сопла. Схема расположения двигателей, такая же, как и на Як-38 - предыдущем СВВП ОКБ им.А.С.Яковлева - один подъемно-маршевый двигатель располагается в хвостовой части фюзеляжа и два маршевых двигателя размещены сразу за кабиной летчика.

Крыло высокорасположенное, стреловидное, с изломом задней кромки и корневыми наплывами, имеет отрицательное поперечное V 4 гр. и угол стреловидности по передней кромки 30 гр. При размещении самолёта на корабле консоли могут складываться, почти вдвое уменьшая размах крыла. Крыло имеет развитую механизацию, состоящую из поворотных носков в корневой и складывающихся частях, закрылков в корневой части и эливонов на складывающихся частях.
Хвостовое оперение расположено на двух консольных балках, вынесенных далеко назад за подъемно-маршевый двигатель, и включает два киля с рулями направления, установленных с небольшим развалом, и цельноповоротный стабилизатор, размещенный ниже плоскости крыла. От килей вперед вдоль фюзеляжа идут вертикальные перегородки.
Шасси трехопорное с крепящимися к фюзеляжу одноколесными стойками, передняя стойка убирается назад, основные - вперед под каналы воздухозаборников.

Силовая установка включает один подъемно-маршевый двигатель Р-79 Московского НПО "Союз" и два подъемных двигателя РД-41 Рыбинского КБ моторостроения, используемых при взлете и посадке. Каждый из коробчатых воздухозаборников двигателя Р-79 отличается большой площадью поперечного сечения, сильно скошен на входе и имеет регулируемый клин и две перепускные створки, круглое сопло поворачивается на угол до 95 гр. для отклонения тяги. Ресурс механизма поворота сопла сосвавляет не -менее 1500 циклов поворота. Максимальный поворот используется при вертикальном взлете и посадке. Помимо чисто вертикального взлета, Як-141 может использовать еще, как минимум, два способа взлета. Это короткий взлет с разбегом и сверхкороткий взлет с проскальзыванием. Для обоих этих видов взлета нормальное отклонение сопла подъемно-маршевого двигателя - 65 гр., причем при взлете с разбегом поворот сопла на этот угол происходит после начала разбега, а при взлете с проскальзыванием (с длиной разбега около 6 м) угол поворота 65 град при работе двигателя на форсаже устанавливается до начала движения самолета.
Применение невертикальных видов взлета увеличивает грузоподъемность самолета, так как при этом устраняется отрицательное влияние экранного эффекта (снижение тяги двигателя в результате попадания в воздухозаборники отраженных от ВПП горячих реактивных струй и подсасывающего действия этих струй). При повороте сопла в вертикальное положение тяга может достигать 80% горизонтальной тяги. При взлете и посадке используется форсаж, что может затруднить использование самолета с наземных аэродромов из-за повышенной эрозии покрытия взлетной площадки.
В процессе испытаний к лету 1991 г. поворот сопел в горизонтальном полете для боевого маневрирования не использовался. К осени 1992 г. построено 26 двигателей Р-79, из них 16 готовы к эксплуатации на самолете, а семь двигателей испытаны в полете на самолете.
Подъемные двигатели РД-41 установлены один за другим позади кабины и имеют убирающиеся створки, закрывающие воздухозаборники и сопла в горизонтальном полете. Двигатели наклонены примерно на 10 град вперед относительно вертикали, их сопла могут поворачиваться в диапазоне от +12.5 до -12.5 гр. в продольной плоскости, площадь поперечного сечения сопла может регулироваться в диапазоне 10%. При вертикальном взлете сопла подъемных двигателей развернуты друг к другу для формирования единой струи (в противном случае две отдельные струи приводят к нежелательному образованию восходящего фонтана), при взлете с коротким разбегом сопла обоих двигателей отклонены на максимальный угол назад (суммарный угол каждого сопла с учетом наклона оси двигателя составляет около 22.5 град) для создания горизонтальной составляющей тяги. К концу 1991 г. построено около 30 двигателей РД-41.