Thiết kế của Soyuz có thể khái quát theo một ý tưởng cơ bản là giảm thiểu tối đa khối lượng của con tàu trong mỗi nhiệm vụ. Điều này được thực hiện bằng việc giảm tối thiểu khối lượng của module tiếp đất. Có hai yếu tố thiết kế chủ yếu giúp đạt được điều này:

• Để mọi hệ thống không cần thiết cho việc hạ cánh bên ngoài phần tiếp đất, đặt chúng vào một khoang khác. Mỗi gam giảm được theo cách này giúp tiết kiệm thêm không dưới 2 gam khối lượng của cả con tàu, do nó không cần được bảo vệ bởi các lớp cách nhiệt, hỗ trợ bởi các dù hay hãm lại khi tiếp đất.
• Sử dụng một khoang tiếp đất có khả năng thể tích cao nhất có thể. Theo lý thuyết nó sẽ có hình cầu, tuy nhiên khi trở về bầu khí quyển từ khoảng cách của Mặt Trăng yêu cầu khoang này có thể nghiêng đi một chút nhằm tạo ra sự nâng giúp con tàu có thể bay. Điều này là cần thiết để giảm trọng lực tác dụng lên các phi hành gia xuống mức chấp nhận được. Điều này là không thể nếu khoang có hình cầu. Do đó, sau những nghiên cứu kỹ lưỡng, hình dạng tối ưu đã được chọn có dạng giống một đèn pha ôtô. Nó gồm một hình bán cầu ở khu vực phía trước được nối với một hình nón cụt có góc nghiêng nhỏ (7 độ).

Ý tưởng thiết kế này khiến không gian sinh sống trên tàu được chia ra 2 phần: module tiếp đất và module quỹ đạo. Kết quả của thiết kế này là đáng chú ý. Khoang tàu Apollo được thiết kế bởi NASA có khối lượng 5000 kg và tạo cho các phi hành gia một không gian sinh hoạt khoảng 6 m3. Một module phục vụ có chức năng cung cấp lực đẩy, điện, radio và các thiết bị khác làm thêm vào ít nhất khoảng 1800 kg khối lượng tổng cộng trong các sứ mệnh bay quanh Mặt Trăng. Tàu Soyuz với cùng sứ mệnh và cùng số phi hành gia lại cung cấp tới 9 m3 không gian sinh sống bên trong, một nút không khí và một module dịch vụ với khối lượng chỉ bằng một mình khoang Apollo. Ngoài ra, ý tưởng chia tàu ra thành các phần khác nhau giúp Soyuz có độ thích ứng cao. Với việc thay đổi lượng nhiên liệu trong module phục vụ và các loại thiết bị bên trong khoang quỹ đạo, con tàu có thể thực hiện nhiều loại nhiệm vụ khác nhau. Sự vượt trội trong ý tưởng thiết kế này giúp Soyuz dù ra đời từ rất lâu nhưng hiện vẫn đang được sử dụng thường xuyên trong các sứ mệnh không gian. Tàu Thần Châu của Trung Quốc có thiết kế dựa trên thiết kế của Soyuz. Cấu tạo chung của tàu Soyuz gồm có 3 phần chính:

Module quỹ đạo (Бытовой Отсек - Bytovoy Otsek/BO - Orbital Module)

Đây là một module hình cầu nằm ở phần đầu của tàu. Module này giúp tăng thêm sự tiện nghi cho các phi hành gia với việc tăng thêm diện tích sinh hoạt trên quỹ đạo. Ngoài ra nó cũng tăng sự an toàn cho phi hành đoàn khi phân cách họ ra khỏi phần ghép nối ở phía đầu khi tàu gặp gỡ và ghép nối vào trạm.

Nó gồm có một cơ cấu kết nối (docking mechanism), cửa khoang và ăngten tiếp cận ở đầu phía trước. Cơ cấu kết nối giúp tàu kết nối vào trạm, cửa khoang giúp phi hành gia di chuyển từ tàu vào trạm, còn ăngten kết nối được sử dụng bởi hệ thống kết nối tự động, một hệ thống hoạt động dựa vào radar, để lái tàu về phía trạm giúp thực hiện việc kết nối. Trên module này có một cửa sổ. Đầu đối diện của module này nối với module tiếp đất bằng một cửa điều áp. Trên khoang này còn một cửa thứ 3 để phục vụ cho các hoạt động đi bộ không gian. Khoang quỹ đạo cũng có thể hoạt động như một nút không khí từ đó các phi hành gia có thể thực hiện các chuyến đi ra ngoài không gian. Cửa thứ 3 này cũng là nơi các phi hành gia đi vào bên trong tàu trên bệ phóng trước khi tàu được phóng lên. Trên khoang này còn có một toalét.

Trong những sứ mệnh không yêu cầu việc gặp gỡ và ghép nối trong không gian, hệ thống gặp gỡ và nối kết ở phần đầu module này được thay thế bởi các thiết bị khác. Trước khi tàu trở về Trái Đất, module quỹ đạo tách khỏi module tiếp đất và bị đốt cháy hoàn toàn khi đi vào bầu khí quyển.

Module hạ cánh (Спускаемый Аппарат - Spuskayemy Apparat/SA - Descent Module)

Phần này nằm ở giữa của tàu. Đây là module mà các phi hành gia ở trong quá trình phóng lên, trở về khí quyển và tiếp đất.

Module này chứa mọi hệ thống điều khiển và hiển thị của tàu, cũng như các hệ thống hỗ trợ sự sống và các ắcquy sử dụng trong quá trình hạ cánh. Trên module có dù chính, dù dự phòng và tên lửa dùng để hạ cánh. Trên các ghế có các miếng lót dành riêng cho từng phi hành gia. Các miếng lót này được thiết kế vừa vặn với từng người để đảm bảo một tư thế thoải mái và tiện nghi khi module này hạ cánh xuống đất. Một kính tiềm vọng gắn trên module giúp các phi hành gia có thể nhín thấy mục tiêu kết nối trên trạm hay quan sát Trái Đất bên dưới. 8 vòi đẩy dùng hydrô peroxyt trên phần này của con tàu giúp điều khiển, định hướng cho toàn bộ con tàu suốt quá trình hạ cánh tới khi các dù được bung ra. Hydrô peroxyt có khuynh hướng bị thoái hóa theo thời gian nên nó được coi là một trong những yếu tố giới hạn thời gian trên vũ trụ của tàu Soyuz. Hệ thống hướng dẫn, hoa tiêu và điều khiển trên module này điều chỉnh con tàu trong suốt giai đoạn hạ cánh. Đây là phần duy nhất của con tàu trở về được Trái Đất.

Module thiết bị (Приборно-Агрегатный Отсек - Priborno-Agregatny Otsek/PAO - Instrument Service Module)

Module này nằm ở phần sau của tàu và được chia thành 3 gian: Gian trung gian, gian thiết bị và gian động cơ đẩy.

• Gian trung gian là nơi nối giữa module này và module tiếp đất. Ở đây có các thùng ôxy, các tên lửa điều khiển cũng như các thiết bị điện tử, liên lạc và điều khiển. Hệ thống dẫn hướng, hoa tiêu, điều khiển và máy tính chính của tàu Soyuz đặt ở gian thiết bị.
• Gian thiết bị có hình cái trống chứa các thiết bị hàng không, liên lạc và điều khiển. Trên gian này có chứa các máy tính dẫn hướng, hoa tiêu và điều khiển bay chính cho toàn bộ tàu. Khí nitơ được lưu thông qua gian này để làm mát các thiết bị điện tử.
• Gian động cơ đẩy chứa hệ thống kiểm soát nhiệt chính cùng với lá tản nhiệt của tàu. Trong gian này cũng chứa hệ thống động cơ đẩy, các ăcquy, các tấm thu năng lượng mặt trời cũng như cấu trúc để kết nối với tên lửa đẩy Soyuz. Trong gian này có hệ thống giúp thực hiện các thao tác trên quỹ đạo như tiếp cận và kết nối với trạm không gian hay hạ quỹ đạo để trở về Trái Đất. Chất nổ sử dụng là Nitơ tetroxyt và dimethylhidrazin không đối xứng. Hệ thống động cơ đẩy chính và hệ thống kiểm soát phản ứng nhỏ hơn dùng để thay đổi tư thế của tàu trong không gian sử dụng chung bình chất nổ. 2 tấm thu năng lượng mặt trời ở hai bên gian này được nối với các ăcquy có thể sạc lại.

Trước khi tàu trở về khí quyển, gian trung gian tách module thiết bị khỏi module tiếp đất, và cũng như module quỹ đạo, module thiết bị đốt cháy khi rơi vào bầu khí quyển.