Konstrukcja Ki-91 był całkowicie metalowym, wolnonośnym średniopłatem, napędzanym czterema, osiemnastocylindrowymi, turbodoładowanymi silnikami w układzie podwójnej gwiazdy Mitsubishi Ha-214 I Ru o mocy 1864 kW (2500 KM) każdy, napędzającymi czterołopatowe, metalowe śmigła o zmiennym skoku i średnicy 4,4 m. Zbiorniki paliwa o pojemności 27 500 litrów umieszczono w kadłubie i skrzydłach. Kadłub o konstrukcji półskorupowej, mieszczący hermetyzowane kabiny dla ośmiu członków załogi. Przy ich projektowaniu wykorzystano doświadczenia zakładów Tachikawa, zdobyte w konstruowaniu i budowie wysokościowego samolotu rozpoznawczo-bombowego Tachikawa Ki-74. Klasyczne usterzenie wolnonośne. Trójpodporowe podwozie z przednim podparciem chowane w locie. Główne, składające się z dwóch zespołów po dwa koła do gondoli silnikowych i przednie, jednokołowe do wnęki w kadłubie. Proste skrzydła o trapezowym obrysie i dużym wydłużeniu.
Uzbrojenie Samolot był zdolny do przenoszenia maksymalnie 8000 kg bomb, zarówno w komorze bombowej jak i na zewnętrznych węzłach. W misjach dalekodystansowych ładunek zabieranych bomb miał nie przekraczać 4000 kg.