Chiếc máy bay này có thể hoạt động từ tàu sân bay, cũng như từ căn cứ đất liền nhờ tầm bay xa của nó. Đội bay gồm 2 người: phi công và hoa tiêu/điện báo viên/xạ thủ súng máy. Nó được làm toàn bằng kim loại, cánh gắn thấp, bộ càng đáp thu lại được, và mặc dù khung rất nhẹ cho vai trò máy bay ném bom bổ nhào nhưng cũng khá chắc chắn. Nó có dáng vẻ suôn, thanh nhã, trau chuốt, cho phép đạt tốc độ cao cả khi bay ngang lẫn bổ nhào. Các phanh bổ nhào được gắn trên cánh. Dù vậy, cấu trúc nhẹ khiến D4Y trở nên mong manh nhạy cảm trước những máy bay địch nào bắt kịp nó, dù chỉ có ít bắt kịp; vì nó nhanh hơn cả 100 km/h so với kiểu Mỹ tương đương, chiếc Curtiss SB2C Helldiver, và cũng nhanh hơn kiểu Fairey Barracuda của Anh. Trong thực tế, D4Y là máy bay ném bom bổ nhào nhanh nhất trong suốt cuộc chiến, và chỉ do sự chậm trễ trong phát triển khiến hoạt động của nó bị giới hạn; trong khi chiếc tiền nhiệm Aichi D3A, chắc chắn hơn nhưng cũng chậm hơn, tiếp tục được sử dụng trong nhiều năm, cũng giống như trường hợp chiếc tương đương SBD Dauntless của Mỹ.

D4Y bay được khá nhanh (nhanh hơn cả máy bay tiêm kích A6M-Zero) nên nó được sử dụng làm máy bay tiêm kích ban đêm, một điều chưa từng bao giờ thấy đối với một chiếc máy bay ném bom bổ nhào 1-động cơ. Bom được mang dưới cánh và trong một khoang bên trong thân, cũng là điều ít gặp ở máy bay 1-động cơ. Nó có thể mang một bom 500 kg, nhưng theo một số báo cáo, như trong vụ đánh chìm tàu sân bay USS Princeton, máy bay mang hai bom 250 kg. Chỉ có bom 30 kg được mang dưới cánh.

Máy bay được trang bị 2 súng máy 7,7 mm ở trước mũi và 1 súng máy 7,92 mm gắn sau với tốc độ bắn nhanh hơn, về sau được thay bằng súng 13 mm mạnh hơn. Lưu ý rằng Helldiver được trang bị mạnh hơn với 2 súng máy 20 mm hoặc 4 súng máy 12,7 mm hướng ra trước, trong khi Fairey Barracuda không có vũ khí hướng trước nào. Những súng máy này vẫn được duy trì cả trong phiên bản Kamikaze, có thể nhằm chống lại hệ thống phòng không trên tàu trong những giây bổ nhào sau cùng.

D4Y cho thấy khá mong manh, dễ bị cháy khi bắn trúng, vì vỏ giáp và thùng nhiên liệu tự hàn kín không được trang bị nhằm mục đích tăng tầm bay xa qua các vùng biển. Đây là một quyết định đầy rủi ro, và khi phía Mỹ đưa ra những máy bay tiêm kích hiện đại, radar phát hiện sớm và thông tin liên lạc vô tuyến, D4Y chịu nhiều tổn thất. Dù vậy, tốc độ và tầm bay xa của nó vẫn có giá trị và nó vẫn được sử dụng thành công trong vai trò máy bay cảm tử Kamikaze và máy bay trinh sát.

Động cơ được trang bị ban đầu là kiểu DB 600 của Đức, sau đó là kiểu nội địa Aichi Atsuta-12 1.200 mã lực, trong khi D4Y2 có động cơ Atsuta-32 1.400 mã lực. Bộ tản nhiệt đặt phía sau và bên dưới bộ cánh quạt 3-cánh như của P-40. Cuối cùng, D4Y3 có được kiểu động cơ Kinsei-62 bố trí hình tròn tin cậy và mạnh mẽ hơn với 1.530 mã lực. Lực cản nhiều hơn cũng không ngăn nó đạt được tốc độ tương đương và tính năng bay tốt hơn, tuy nhiên tầm nhìn bị hạn chế do đường kính mũi máy bay to hơn. Động cơ hình tròn được sử dụng rộng rãi trong máy bay hải quân (chủ yếu do độ tin cậy), và đây là một trong số ít kiểu được cải biến để gắn động cơ hình tròn cho dù thiết kế ban đầu gắn động cơ thẳng hàng.

Với động cơ hình tròn, tầm bay bị hạn chế do tiêu thụ nhiều nhiên liệu hơn, cũng như tốc độ bay đường trường cũng bị ảnh hưởng. Tuy nhiên nó cho phép trần bay cao hơn trên 10.000 m thay vì 9.400 m, và tốc độ lên cao nhanh hơn (3.000 m trong vòng 4,5 phút; thay vì 5 phút). Trong các chi tiết khác, nóc buồng lái bằng kính với tầm nhìn bao quát, bộ càng đáp có vệt bánh rộng, lực nâng của cánh khá nhẹ so với các kiểu máy bay tiêm kích. Hệ thống ngắm của hầu hết nếu không nói là tất cả D4Y đều là kiểu cũ dạng ống, chưa phải là loại phản chiếu.