图-160原型可能是苏联版的B-1枪骑兵战略轰炸机。不过，图-160比枪骑兵快80％，比枪骑兵大将近35％。图-160的航程比枪骑兵多出将近45％，可变后掠翼内收时呈20°角，全展时呈65°角；图波列夫局的设计师在它的襟翼后缘上加上双重稳流翼，这样可以减少翼面上表面与空气接触的面积，降低阻力。图-160具有电传操纵操作系统。
图-160由四具库兹涅佐夫NK-321加力燃烧室涡轮风扇发动机推动，这也是世界上推力最强大的军用发动机（不过曾经让图-144民用飞机使用）原先B1A型被要求具备2马赫的高速，不过这个要求在B型上被放弃。图-160除了可变后掠翼之外，它还具备可变式涵道，以适应高高度高速下的进气方式。
图-160也具备空中加油系统以被延长任务之需，加油管就在风挡前正中央。不过因图-160的内油槽容量高达130吨，如果飞行员以每小时530英里（每小时850公里，0.77马赫）的速度在30,000英尺（9,145米）的高度飞行，可以飞15个小时（但还是少于B-52轰炸机19个飞行小时的能力）。
图-160虽具备部分低可侦测性能，不管是雷达或者是红外线都很难被侦测的到，部分俄国媒体甚至宣称其隐身性能以达到可以和B-2幽灵隐身战略轰炸机相较的地步。另外于2006年4月25日，俄罗斯战略轰炸机指挥官伊果尔·科夫洛夫宣称一架经过性能提升的图-160在当月份的演习中已经由加拿大东海岸进出过美国领土上空，并且没有遭到侦测与拦截。然而上面所述均为俄罗斯单方观点，几乎没有第三方可以佐证其宣称的性能或成就。
图-160使用一具“宏观-K”（Обзор-К）的搜索雷达（K型雷达是低轨卫星的衍生型），装置在略向上翻的机鼻上，用来进行陆地／空中观测；另外又使用一具“糖锥”（Сопка）地形雷达，图-160就使以这两具雷达进行低空突穿飞行任务。图-160使用OPB-15T光电投弹瞄准器，这个瞄准器装置在鼻轮舱的前方，而成员也就是从鼻轮舱进入机内。它的电子作战舱具有各一套主动式与被动式电子反制系统。飞机上共有4位乘员，包括正驾驶员、副驾驶员、武器操作官，以及防御系统操作兼导航通讯员，在加压座舱中各自乘坐一张K-36LM弹射逃生椅。正驾驶员是以飞行操作杆来进行操控，乘坐在驾驶舱左前方位置；副驾驶员乘坐在右前方位置；正驾驶员的后方是武器操作官的位置；防御系统操作兼导航通讯员坐在副驾驶员后方。不过所有的飞行仪表还是传统的指针式表盘。
图-160有两个弹舱，每一个弹舱都能够携带20000千克自由落体式炸弹（以传统250千克炸弹来说，图-160就能够携带FAB-250炸弹176枚，比B-29超级堡垒轰炸机多4倍，比B-52同温层堡垒轰炸机多46％，比B-1枪骑兵战略轰炸机多17％）），或者是以滚转式弹舱发射核武导弹。如果B-1B愿意牺牲操控与隐身性能加上外挂武器的话，B-1B的载重量可达61,00千克，然而图-160也加上外挂弹药的话，还是比B-1B多携载39％的炸弹（图-160外挂载量可达45000千克）。所以说目前全世界最大的重轰炸机宝座非属图-160不可。
图-160最大航程增加1000千米！俄罗斯卫星通讯社3月21日报道，俄罗斯正在升级和扩展其图-160战略轰炸机机队。俄罗斯国防副部长尤里.鲍里索夫称，图-160新型NK-32发动机将使其在现有发动机基础上增加1000千米航程。
图-160是世界上最大的轰炸机，同时也装备着世界上推力最强劲的军用航空发动机；图-160旨在替换图-22M轰炸机，并与美国空军的B-1轰炸机相抗衡，后起之秀的图-160速度比美国B-1轰炸机快80%，比B-1轰炸机大将近35%。图-160的航程比B-1轰炸机多出将近45%。
图-160翼下装载四台库兹涅佐夫NK-32加力涡扇发动机，单台最大推力137.3千牛，加力推力245千牛，发动机重量为3,400千克，推重比7.35。图-160的四台发动机分别并列安装在靠近机身的两翼下，这四台发动机产生的推力大大超过B1B。B-1B装备的是通用电气公司的F101-GE-102加力涡轮风扇发动机，单台最大推力8000公斤，加力推力13608公斤。图-160四台发动机所产生的最大推力，相当于B-1B开加力时的推力；开加力时的推力比B-1B大65%。图-160的飞机推重比为0.36，而B-1B的为0.3。4台NK-32型发动机，最大起飞重量为275吨，正常负载下航程可达1.32万公里，巡航飞行时速为960公里，最高航速为每小时2220公里，最大飞行高度为2.2万米。
