Kh-59 ban đầu được trang bị một động cơ nhiên liệu bột, và kết hợp với một máy gia tốc nhiên liệu bột ở đuôi. Bộ ổn định gấp nếp được đặt ở phía trước của tên lửa, với cánh và đuôi lái ở phía sau. Kh-59 có thể bay trên độ cao 7 m so với mặt nước biển và 100-1000 mét so với mặt đất nhờ vào một radar đo độ cao. Nó có thể phóng với tốc độ 600 đến 1,000 km/h trên độ cao 0,2 đến 11 km và có CEP khoảng 2 đến 3 m.[5] Nó được gắn vào máy bay nhờ thiết bị treo AKU-58-1.[2]

Kh-59ME có một động cơ động cơ tuốc bin cánh quạt đẩy bên ngoài dưới thân và phía trước của cánh sau, nhưng giữ lại máy gia tốc nhiên liệu bột. Nó cũng có một hệ thống dẫn đường kép gồm có một hệ thống dẫn đường quan tính để dẫn đường cho tên lửa trong khu vực mục tiêu và một hệ thống truyền hình để dẫn đường cho tên lửa đến mục tiêu.[1]

Tọa độ mục tiêu được nạp vào tên lửa trước khi phóng, và trong pha đầu của hành trình nó sẽ được dẫn đường bởi hệ dẫn đường quán tính. Tại khi cách mục tiêu 10 km hệ dẫn đường truyền tuyến được kích hoạt. Một bảng mạch vận hành trên máy bay xác định mục tiêu và khóa tên lửa vào mục tiêu.