Flugzeugzelle:

Die B-2 ist ein Nurflügler, was wesentlich zur Reduzierung des Radarquerschnitts beiträgt. Nurflügelflugzeuge besitzen keine Seitenleitwerke. Die Struktur und die Oberfläche bestehen zu etwa 90% aus mittels Epoxidharz verbundenem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff. Um die Radarsignatur niedrig zu halten, wurde der Flügel mit möglichst wenigen strukturunterbrechenden Elementen konstruiert. Zu diesen Elementen gehören vor allem Wartungsklappen, die auf ein Minimum reduziert wurden und zu großen Teilen auf der Oberseite untergebracht sind, wo eine Anstrahlung durch Radarsysteme recht unwahrscheinlich ist. Etliche wartungsrelevante Baugruppen der Maschine sind so zusammengefasst worden, dass sie auch durch notwendigerweise vorhandene Zugänge, wie Cockpitzugang und die Fahrwerksschächte, erreichbar sind.

Die gesamte Form der Maschine ist weich und fließend ohne scharfe Kanten oder ähnliche Strukturen gestaltet. Die beiden gepfeilten Flügelvorderkanten treffen sich am Bug, wodurch Radarsignale nicht in Flugrichtung zurückgeworfen werden. Das W-förmige Heck erfüllt den gleichen Zweck. Dort ist auch das ausgeklügelte Klappensystem zur Flugsteuerung untergebracht. Dieses besteht aus insgesamt 9 Klappen, von denen 8 symmetrisch zueinander angebracht sind. Das äußere Paar besteht aus zwei unabhängig spreizbaren Klappen, die sowohl für das Gieren zuständig sind und daneben als Luftbremse fungieren. Da Klappen strukturunterbrechende Elemente sind, vergrößern sie den Radarquerschnitt, weswegen dieses Klappenpaar während Gefechtsoperationen in eine unter Stealth-Gesichtspunkten optimale Lage gebracht wird. Im Landeanflug bleiben die Klappen leicht geöffnet, um die Richtungsstabilität zu sichern.

Besonders aufwendig ist der Bereich um die vier Triebwerke konstruiert. Diese befinden sich paarweise in zwei markanten Triebwerksbuchten rechts und links des Cockpits. Die Lufteinläufe sind auf der Oberseite angebracht, da sie dort besser vor bodengestützten Radarsystemen geschützt sind. Die Triebwerke befinden sich tief im Flügelinnern, wo ihre Fan-Schaufeln durch S-förmige mit radarabsorbierenden Materialien versehenen Strukturen im Lufteinlauf eine Reflexion elektromagnetischer Wellen verhindern. Der Abgasstrahl der Triebwerke wird durch die kühlere Luft des vorderen Lufteinlasses vermischt und somit gekühlt. Die so etwas kühleren Abgase werden danach auf eine Oberfläche aus hitzebeständigen Kohlefaserelementen und Titanlegierungen geleitet, die den Abgasstrahl seitlich verteilen, um seine weitere Abkühlung zu beschleunigen. Das Zick-Zack-Muster sorgt für eine effiziente Streuung von einfallenden elektromagnetischen Wellen.
Im Heckbereich ist ferner ein Laser eingebaut, der eine mögliche Kondensstreifenbildung detektiert und an die Piloten meldet, so dass auf eine geeignete Flughöhe ausgewichen werden kann.

Die gesamte Bombenlast der B-2 ist in zwei Waffenschächten untergebracht, die mit einem rotierenden Abwurfsystem ausgestattet sind, wobei es verschiedene Typen gibt, die je nach Mission ausgetauscht werden können. Die Klappen der Schächte sind ähnlich den Triebwerkseinläufen mit einem Zick-Zack-Muster versehen, um durch Mehrfachreflexion mögliche Echosignale abzuschwächen und besser zerstreuen zu können.

Die B-2 kann auch luftbetankt werden. Die entsprechende Öffnung, die während des Marschfluges zur Verbesserung der Stealth-Eigenschaften durch eine Klappe abgedeckt wird, befindet sich hinter dem Cockpit auf der Oberseite der Maschine.

Bei der B-2 kommen auch radarabsorbierende Materialien zum Einsatz. Besondere Aufmerksamkeit wurde den Flügelvorderkanten gewidmet, die durch ihre geheime interne Struktur nur extrem wenig Radarenergie zurückstrahlen. Die US Air Force hat sich bis heute nicht zum Radarquerschnitt der B-2 geäußert, Fachleute nehmen allerdings einen RCS von 0,1 bis 0,05 m² an.

Triebwerke:

Die B-2 wird von vier General Electric F118-GE-110-Turbofans angetrieben. Das Triebwerk F118 ist im Wesentlichen ein Derivat der F101-Serie, besitzt allerdings ein deutlich höheres Nebenstromverhältnis, was die Temperatur der Abgase senkt und so auch die Infrarot-Signatur der Maschine verringert. Aus diesem Grund ist auch kein Nachbrenner vorhanden. Das Triebwerk wird durch ein FADEC-System kontrolliert und liefert bis zu 84,6 kN Schub, bei einen spezifischen Verbrauch von 68,33 kg/kNh auf. Die Brennkammer war Gegenstand intensiver Forschung und Modifikationen, da Kondensstreifen und hohe Abgastemperaturen so weit wie möglich verhindert werden sollten. Zur Feuerlöschung kommt ein spezielles System zum Einsatz.

Avionik:

Aufgrund ihrer außergewöhnlichen Konstruktion ist die B-2 ein Flugzeug mit negativer statischer Stabilität und wird daher auch als „aerodynamisch instabil“ bezeichnet. Das bedeutet, dass sie ohne permanente computergenerierte Steuerbefehle unkontrollierbar wäre und sofort abstürzen würde. Daher verfügt die B-2 über ein digitales und vierfach redundantes Fly-by-wire-System, das die Eingaben des Piloten interpretiert und daraus die benötigten Steuersignale erzeugt.

Als Bordradar kommt das AN/APQ-181 zum Einsatz, das speziell für den Einsatz auf der B-2 konzipiert wurde. Es erzeugt durch die Kombination einer passiven Phased-Array-Antenne und einer verhältnismäßig hohen Arbeitsfrequenz von 12 bis 18 GHz überdurchschnittlich hochauflösende Radarbilder. Die beiden Antennenflächen befinden sich je rechts und links unter dem Cockpitbereich.

Die Avionik wird durch 13 Computer kontrolliert, die durch 26 Datenleitungen miteinander verbunden sind. Die restlichen Systeme sind meist mittels Glasfasern vernetzt. Zur Kommunikation wird primär eine Satellitenverbindung genutzt, da diese schwieriger zu orten und überall auf der Erde funktionsfähig ist. Außerdem ist eine Anlage für den Empfang von Nachrichten auf Längstwellen-Frequenzen vorhanden. Die B-2 verfügt über ein komplexes System zur elektronischen Kampfführung, dessen genaue Zusammensetzung weitestgehend der Geheimhaltung unterliegt.

Cockpit:

Trotz der komplexen Systeme und des anspruchsvollen Missionsprofils genügen zur Bedienung der Maschine zwei Piloten, wobei ein Sitz für eine weitere Person vorhanden ist. Dies ist vor allem auf den umfassenden Einsatz moderner Computersysteme zurückzuführen, die viele Arbeitsschritte automatisiert ausführen und die große Mengen an gewonnenen Informationen für die Piloten anschaulich und leicht interpretierbar aufbereiten. Das Cockpit ist mit insgesamt 8 Farb-Multifunction-Displays ausgestattet, die je nach aktueller Situation unterschiedliche Informationen anzeigen können, zum Beispiel Fluginstrumente, Landkarten oder Waffensysteminformationen.

Für lange Einsatzdauern, im Extremfall bis zu 35 Stunden, stehen der Besatzung eine chemische Toilette, eine Matratze und eine kleine Küchennische zur Verfügung. Die Piloten sitzen während des Fluges auf Schleudersitzen, wobei im Falle eines Notausstieges vor deren Auslösen ein Teil des Cockpitdaches abgesprengt wird.

Bewaffnung:

In zwei internen Waffenschächten können unter Normalbedingungen bis zu 18.144 kg Waffen mitgeführt werden. Theoretisch sind bis zu 35.800 kg möglich, jedoch würde durch eine solch hohe Waffenlast die Reichweite stark reduziert werden, da auf etwa ein Drittel des Treibstoffes verzichtet werden müsste.