PTRS-41 là súng trường chống tăng bán tự động cỡ nòng trung, bắn đạn 14.5x114mm. Súng áp dụng cơ chế trích khí xung, với ống trích khí nằm phía trên nòng, lỗ trích khí bên trong van tiết lưu có bộ phận điều tiết thủ công với 3 nấc.

Kẹp đạn 5 viên được nạp trực tiếp vào hộp tiếp đạn cố định (mở nắp hộp tiếp đạn và lắp kẹp đạn vào từ dưới lên). Một lò xo lá trong hộp tiếp đạn liên tục đẩy đạn vào buồng thay cho viên đạn trước. Khi viên đạn cuối cùng trong kẹp được bắn ra, chốt chặn khóa nòng bật ra làm khóa nòng giữ nguyên trạng thái mở, then móc đạn chỉ tiếp tục hoạt động khi khóa nòng đã trở về vị trí đóng.

Đạn xuyên 14.5 mm có sơ tốc lên đến 1.012 m/s và đường đạn ngoài tốt. Đạn có các phiên bản: B-32 (xuyên cháy, lõi thép gia nhiệt), BS-41 (xuyên cháy, lõi wolfram), BZT (xuyên cháy - vạch đường, lõi thép gia nhiệt) và MDZ (nổ phá/cháy tức thời). Khả năng xuyên trên lý thuyết với đạn BS-41 có thể tham khảo bảng dưới đây:

Hỏa lực của PTRS-41 đủ sức đương đầu trực diện với hầu hết các xe tăng thuộc giai đoạn đầu Thế chiến như Panzer I, Panzer II. Để giảm thiểu sức giật rất mạnh của súng, nòng súng có bộ phận tản giật hai cửa chia khí khá lớn. Khí thuốc cháy phụt ra khỏi đầu nòng có một phần bị bẻ hướng tản ra hai bên qua các cửa này, làm một phần sức giật bị bẻ hướng thành chiều ngang, giảm sức giật phản hồi. Đế báng súng có đệm cao su để giảm sự tác động của sức giật lên vai xạ thủ khi bắn. PTRS-41 có giá súng hai chân để tăng tính ổn định khi xạ thủ đặt trên mặt đất ngắm bắn.