機体は中型とし、レイアウトに余裕が持てるように真円部分を長く設計した。当初の設計案では太胴（外径3.3m）であったが、設計重量超過が判明したことから、モックアップと違った細胴（外径2.88m）に再設計された。太胴ではSTOL性を確保できず、日本の地方空港に就航できないことであった。このため、当初案の横列5人掛けから4人掛けに変更となった<ref name="air_liner_club" />。主翼は、整備性の良さや着水時に機体が浮いている時間が長くなる事を考え、胴体の下に翼がつく低翼に。また、地方空港を結ぶことを目的としたため、1,200m級の滑走路で離着陸が可能な性能をもたせることとした。製造は新三菱重工（現三菱重工業）、川崎航空機（現川崎重工業）、富士重工業、新明和工業、日本飛行機、昭和飛行機工業、住友精密工業の7社が分担し、最終組み立てを三菱の小牧工場が担当した。

各社の分担内容は以下のとおりである。

• 三菱（分担率: 54.2 %） - 前部胴体、中部胴体、
• 川崎 (25.3 %) - 主翼、エンジンナセル（エンジンの覆い）
• 富士 (10.3 %） - 胴体先頭、圧力隔壁、垂直尾翼、水平尾翼
• 日飛 (4.9 %) - 床板、補助翼、フラップ
• 新明和 (4.7 %) - 後部胴体、翼端、ドーサルフィン（垂直尾翼前方の安定翼）
• 昭和 (0.5 %) - 操縦席、主翼前縁
• 住友 (0.1%) - 降着装置

併せて治工具の開発も行われた。戦前の軍用機の生産技術は、輸出を前提として米国のFAA（連邦航空局）の型式証明の取得を目指した為、民間機の生産技術には殆ど役立たなかったと言われる<ref name="air_liner_club" />。

エンジンは耐空証明の取得に困難が予想されたため自国での開発を諦めた。方式としては、当時主流になりつつあったターボプロップエンジンを使用し、イギリスのロールス・ロイス製ダート 10を採用、プロペラはダウティ・ロートル製の4翅、主脚、前脚はグッドイヤー社製であった。当時の日本に手が出せなかった（試作はしたが実用性は低かった）。電子機器も、納入する航空会社が実績があって、アフターサービスが充実しているメーカーの製品を強く指向したため、気象レーダー、無線機は米国のコリンズ社やベンディックス社の製品であり、ほぼ全て海外製品を輸入したこととなった（実績のない国産品を採用したのは運輸省に納入された機体のみであった）。当時、国内での調達が困難だった大型のジュラルミン部材はアメリカのアルコア社から購入した。アルコア社のアルミ合金材は米国の軍用規格の金属材料であり、日本のJIS規格よりも品質が高く、日本の金属メーカーが採用に向けて意欲を示したものの、YS-11に使用する量のみの生産では量産効果が出せず、価格で対抗できなかったため、アルコア社の金属材料が採用された経緯がある<ref name="air_liner_club" />。