Mirage IV tương tự trong cách trình bay thiết kế với các máy bay chiến đấu Mirage, điểm nỏi bật là cánh tam giác và không có cánh đuôi, một bộ thăng bằng thẳng đứng. Nó có hai động cơ phản lực SNECMA Atar, những cửa hút khí được đặt ở hai cánh máy bay, rất giống với Mirage III. Nó có thể đạt đến tốc độ siêu thanh lớn: máy bay chỉ có thể đạt được tốc độ Mach 2.2 do sự hạn chế khả năng chịu nhiệt của thân máy bay, mặc nó có khả năng đạt tốc độ lớn. Dù máy bay có 14.000 lít (3.700 gal (US)) nhiên liệu chứa bên trong, nhưng động cơ của nó vẫn không đủ nhiên liệu để sử dụng, đặc biệt trong khi đốt nhiên liệu lần hai.

Phi hành đoàn của nó có hai người (phi công và người dẫn đường) được bố trí ngồi trong buồng lái ở những khoang riêng biệt. Một radar ném bom/dẫn đường được bố trí bên trong một khoảng trống trong thân máy bay dưới những khe hút khí, ở cuối buồng lái. Một cần tiếp nhiên liệu trên không được chế tạo ở phần mũi.

Mirage IV có hai giá treo dưới mỗi cánh, với những giá treo bên trong bình thường được sử dụng cho mang các thùng nhiên liệu bỏ được chứa 2.500 lít (660 gal (US)). Những giá treo phía ngoài mang thiết bị ECM và kim loại gây nhiễu/pháo sáng bổ sung vào hệ thống thiết bị gây nhiễu và đối phó vốn có của máy bay. Trên máy bay hiện nay được trangbij thiết bị gây nhiễu điển hình là Barax NG dưới mạn cánh và Boz ở dưới cánh mạn phải. Mirage IV không được trang bị pháp. Những chiếc Mirage IVA đầu tiên có một chỗ dưới động cơ để đặt vũ khí hạt nhân AN-11 hoặc AN-22 có sức công phá 60-kT.

Từ năm 1972 trở về trước, 12 máy bay đã được trang bị thiết bị trinh sát CT52 ở chỗ mang bom. CT52 có thể sử dụng trong BA (Basse Altitude, độ cao thấp) hoặc HA (Haute Altitude, độ cao lớn) với các phiên bản mang 3 hoặc 4 camera tầm xa. Một cấu hình thứ ba là mang thiết bị quét hồng ngoại. Không một chiếc Mirage IV nào trang bị CT52 sử dụng hệ thống số, chủ yếu vẫn dựa vào các phim camera đã lỗi thời.

Mirage IVP sau này có thể được trang bị bới một giá treo ở giữa thân cho tên lửa tầm xa ASMP.

Mirage IVA theo lý thuyết có thể mang tới 6 quả bom quy ước lớn, nhưng việc trang bị như vậy hiếm khi được sử dụng trong thực tiễn.