Trong giai đoạn này của vòng đời hệ thống, hệ thống con được thiết kế theo quy định phù hợp với các đặc điểm kỹ thuật nhằm thực hiện các chức năng cần thiết của hệ thống. Bao gồm việc xác định giao diện hệ thống con, thử nghiệm và đánh giá các yêu cầu tổng thể.  Sau khi giai đoạn này hoàn tất, đặc điểm kỹ thuật hệ thống được phát triển, đó là điều kiện để thực hiện thiết kế chi tiết và phát triển.

Bước quan trọng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ bao gồm:

Bước 1: Phân tích chức năng

Bước 2: Yêu cầu phân bổ

Bước 3: Nghiên cứu chi tiết

Bước 4: Tổng hợp các tùy chọn hệ thống

Bước 5: Thiết kế sơ bộ các mô hình kỹ thuật

Bước 6: Phát triển đặc điểm kỹ thuật

Bước 7: Đánh giá thiết kế sơ bộ