B-1B轰炸机机身修长，采用可变后掠翼设计。这一设计使该机处于机翼最大后掠角状态时，拥有比亚音速轰炸机更快的飞行速度；处于机翼最小后掠角状态时最省油。B-1B轰炸机最大航程达1.2万千米，可执行洲际轰炸任务，还能在跑道相对较短的机场起降，提高了部署灵活性。
B-1B轰炸机配备4台涡扇发动机，安装在机翼下方两个发动机短舱中。该机放弃高空高速性能，注重提升低空飞行速度，最大飞行速度达到0.85马赫。机上安装一系列用于低空飞行的雷达电子设备，确保该机顺利进行低空快速突防。机体涂有雷达吸波材料，使其雷达反射截面积仅有B-1A的1/10，大大降低该机低空突防时被雷达发现的概率。
B-1B轰炸机有3个机腹弹仓，配备旋转挂架，可携带各种制式核弹、常规航弹、战术攻击巡航导弹和反舰导弹等。冷战时期，该机的典型配置是携带84枚MK82无制导航弹或8枚B-61/83核航弹，后者爆炸当量相当于在广岛上空爆炸原子弹的200余倍。苏联解体后，B-1B轰炸机开始执行常规作战任务。为此，该机改进弹仓设计，使其可挂载大量精确制导武器，如24枚GBU-31“杰达姆”制导炸弹或AGM-158联合防区外空地导弹、30枚CBU-87/89/97集束炸弹等，可对地面目标进行精确轰炸。
此外，B-1B轰炸机还预留有6个双联装外部挂架，可外挂26吨弹药。近年来，随着该机进一步提升对海打击能力，通过外部挂架和内部弹仓旋转挂架，B-1B轰炸机总计可携带36枚AGM-158C远程隐身反舰导弹，能够对水面舰艇实施饱和攻击。
“机库皇后”
资料显示，B-1B轰炸机先后生产了100架。与其先进性能不相符的是，该机可靠性较差。截至目前，美国空军共有9架B-1B轰炸机坠毁。另外，备件不足等问题也导致该机出勤率较低，因此被称为“机库皇后”。
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