Venera 1 là một tàu vũ trụ thăm dò 643,5 kg (1,419 lb) bao gồm một thân hình trụ 1,05 mét (3 ft 5 in) đường kính đứng đầu một mái vòm, tổng chiều cao 2,035 mét (6 ft 8,1 in). Khối trụ này được tăng áp lực lên 1.2 áp suất khí quyển tiêu chuẩn (120 kPa) với nitơ khô, với quạt bên trong để duy trì sự phân bố nhiệt. Hai tấm pin mặt trời được kéo dài từ hình trụ chính, sạc một loạt pin bạc-kẽm. Một ăng ten lưới dây parabol 2 mét được thiết kế để gửi dữ liệu từ sao Kim đến Trái Đất với tần số 922,8 MHz. Một ăng-ten 2,4 mét được sử dụng để truyền tín hiệu sóng ngắn trong giai đoạn gần Trái Đất của nhiệm vụ. Ăng-ten tứ giác một chiều gắn trên các tấm pin mặt trời cung cấp liên lạc thông thường và liên lạc telecommand với Trái Đất trong suốt nhiệm vụ, trên một dải tần số phân cực tròn.

Venera 1 được trang bị các dụng cụ khoa học bao gồm một từ kế cửa thông gắn với sự bùng nổ của ăng-ten, hai bẫy ion để đo gió mặt trời, máy dò micrometeorite, và các ống đếm Geiger và một máy phun ion natri iodide để đo bức xạ vũ trụ. Một thí nghiệm gắn liền với một bảng điều khiển năng lượng mặt trời được đo nhiệt độ. Hồng ngoại và/hoặc tia cực tím radiometers có thể đã được bao gồm. Mái vòm chứa một động cơ KDU-414 được sử dụng để điều chỉnh hướng của tàu vũ trụ giữa đường đi. Kiểm soát nhiệt độ đã đạt được bằng cửa chớp nhiệt cơ giới.

Trong hầu hết các chuyến bay của nó, Venera 1 được quay một cách ổn định. Đây là tàu vũ trụ đầu tiên được thiết kế để thực hiện hiệu chỉnh giữa đường đi, bằng cách nhập một chế độ ổn định 3 trục tọa độ, với chuẩn tập trung vào Mặt trời và sao Canopus. Nếu nó đến được sao Kim, nó sẽ đi vào một chế độ ổn định 3 trục tọa độ khác, lấy Mặt Trời và Trái Đất làm chuẩn mới, và sử dụng lần đầu tiên một ăng-ten parabol để chuyển tiếp dữ liệu.