Фюзеляж прямоугольного сечения состоял из задней и передней частей, которые соединялись между собой при помощи болтов. Силовая конструкция состояла из четырех лонжеронов и рам (шпангоутов).
Передняя часть фюзеляжа, имевшая шесть шпангоутов, была частично расчалена в верхней горизонтальной плоскости и полностью – в нижней. Для расчалок использовалась 3-мм проволока. Обшивка – из 2-мм фанеры. На переднем шпангоуте имелись узлы крепления для двигателя и противопожарной перегородки. Ветровые козырьки были выполнены из плексигласа. До 1938 года они состояли из трех секций – плоской передней и двух боковых, а затем их стали делать из одного изогнутого листа. Панели приборов в передней и задней кабине крепились к шпангоутам 2 и 3 соответственно. Фанерный пол простирался от шпангоута 1 до шпангоута 5.
Конструкция задней части была аналогична передней – четыре лонжерона и шпангоуты, но растянута она была полностью. Верх задней части фюзеляжа был закрыт легкосъемным фанерным гаргротом, крепившимся на стяжных замках, что позволяло в случае необходимости осматривать конструкцию. К верхним лонжеронам задней части с помощью металлических фитингов крепился киль вертикального оперения. К лонжеронам также крепилось горизонтальное оперение и его подкосы и хвостовой костыль. По бортам находились люки для осмотра амортизатора костыля. Обшивка хвостовой части была полотняной.
Сидения членов экипажа изготовлялись из гнутых стальных труб, соединенных сваркой. Для регулировки по высоте имелся подъемный рычаг и амортизатор из резинового шнура.
Двухлонжеронные крылья имели профиль ЦАГИ-541 относительной толщиной 8,1%, с плоской нижней поверхностью. Силовой набор крыльев и центроплана состоял из коробчатых лонжеронов и фанерных нервюр, к которым с помощью казеинового клея и гвоздей крепились рейк-полки. Каждая консоль крыла имела десять обычных и шесть усиленных нервюр. К последним крепились расчалки бипланой коробки. Носок крыла до переднего лонжерона был обшит фанерой, остальная часть, включая элероны, имела полотняную обшивку. Верхние и нижние консоли крыла имели одинаковый размах и площадь, но размах верхнего и нижнего крыла был разным, так как в первом случае консоли крепились к центроплану размахом 1500 мм, а во втором – к фюзеляжу шириной 750 мм.
Элероны имели основной и вспомогательный лонжероны и нервюры, к концам которых крепилась дюралевая задняя кромка. В корневой части нижнего крыла были сделаны дорожки для ходьбы из деревянных реек. Законцовки крыла были выполнены из дюралевого профиля, а начиная с эталона 1936 года в них появились вырезы для захвата рукой, облегчавшие обслуживание самолета на земле. Кроме того, под законцовками нижнего крыла были установлены защитные дужки, защищавшие их от касания земли при посадке с креном.
На самолетах, имевших вырез в нижнем крыле под бомбардировочный прицел, между 1-й и 2-й нервюрами устанавливалась ещё одна для усиления. Узлы подвески вооружения располагались только на усиленных нервюрах.
N-образные стойки бипланной коробки первоначально изготовлялись из профильных дюралевых труб, но в дальнейшем их заменили дешевыми стальными трубами с деревянными обтекателями, обклееными полотном и пропитанными лаком.
Для улучшения обзора вверх центроплан имел вырез в задней кромке. В случае установки дополнительного топливного бака вырез отсутствовал, а сам центроплан имел более выпуклый профиль. На нижней поверхности крыльев имелись инспекционные отверстия.
Стабилизатор имел два коробчатых лонжерона, семь нервюр, концевые дужки и расчалки из проволоки. Угол установки стабилизатора мог меняться на земле перестановкой заднего вильчатого болта на гребенке лонжерона киля. Стабилизатор крепился к фюзеляжу с помощью фитингов и подкосов. Рули высоты имели основной и вспомогательный лонжероны и по семь нервюр. Каждый руль крепился к стабилизатору на трех шарнирах. Сверху и снизу рули высоты имели кабанчики тяг управления.
Киль неподвижно крепился к лонжеронам фюзеляжа и состоял из заднего лонжерона (бруса), продольного стрингера и концевой дужки. Руль направления состоял из лонжерона, шести нервюр и дужки и имел роговую компенсацию, он крепился к килю на четырех шарнирах. Обшивка хвостового оперения была полотняной.
Проводка системы управления – тросовая, на прямых участках проволочная. Военные и гражданские машины раннего выпуска различались формой руля управления: военные имели ручку с кольцом сверху, на котором располагались гашетки пулеметов, а гражданские – простую цилиндрическую ручку. Ручка управления в задней кабине всегда была «гражданского» типа. На послевоенных По-2 форма ручки несколько изменилась, а на рулях высоты появились триммеры.
Шасси – трехопорное с парой колес и хвостовым костылем. Тормоза отсутствовали. Первоначально использовались спицованные колеса размером 700x120 мм, с обтекателями их лакированной ткани на спицах. На эталоне 1936 года были установлены спицованные колеса 700x100 мм, а с середины 1938 года стали использовать дисковые колеса такого же размера. А с 1939 года и вплоть до окончания выпуска У-2/По-2 стали устанавливать колеса размером 700x150 мм. Для взлета перегруженного самолета или при действиях с мягкого грунта могли устанавливаться сдвоенные колеса. Основные опоры шасси состояли из переднего и заднего подкосов, оси и ленточных расчалок. Задние подкосы имели амортизацию из резиновых шнуров.
Костыль был выполнен из ясеня со стальной пятой. Он управлялся совместно с рулем направления и имел амортизацию. Зимой на самолете устанавливалось лыжное шасси. Основные лыжи деревянной конструкции с окантовкой из дюраля и сваренным из стальных труб кабаном имели размер 2200x334x264 мм. Хвостовая лыжа имела размер 500x204 мм.
Силовая установка состояла из пятицилиндрового звездообразного двигателя воздушного охлаждения Швецов М-11 рабочим объемом 8,6 литра с двухлопастным деревянным винтом диаметром 2,45 м, передние кромки которого были обклеены тканью. В 1939 году, когда появились более мощные модификации М-11, самолет стали оснащать винтами ВД-1 или ВД-14 диаметром 2,35 метра, передняя кромка которых имела окантовку из меди. На первых самолетах весь картер двигателя закрывался капотом, и в поток выступали только головки цилиндров, но в серии от этого отказались, и двигатель оставался полностью открытым.
Первоначально моторама изготовлялась в виде кольца из стального листа толщиной 4 мм и стержней из стальных труб с вильчатыми наконечниками. С 1931 года моторама полностью изготовлялась сварной из стальных труб – её «позаимствовали» у амфибии В.Б.Шаврова Ш-2. Закрывавший мотораму капот состоял из четырех панелей, закрепленных на петлях по задним кромкам и стяжным тросом с пружиной и замком.
Цилиндры или имели индивидуальный выхлоп (только выхлоп центрального цилиндра был объединен с выхлопом левого верхнего цилиндра), или кольцевой коллектор, выхлопная труба которого оснащалась шумо-пламегасителем.
До 1939 года на У-2 использовался мотор М-11 максимальной/номинальной мощностью 110/100 л.с. (81/74 кВт), с 1939 года стал устанавливаться М-11Г такой же мощности, а затем М-11Д максимальной/номинальной мощностью 125/115 л.с. (92/85 кВт). Послевоенные самолеты оснащались моторами М-11Д, К и JI, а затем и форсированным М-11МФ, отличавшимся более крупным картером и увеличенным оребрением цилиндров.
Топливная система включала медный трубопровод в фюзеляже и топливные краны, установленные в обеих кабинах, а также указатель уровня топлива. Бензобак емкостью 126 литров размещался в фюзеляже перед кабиной летчика и крепился к лонжеронам с помощью двух стальных лент. В центроплане мог устанавливаться дополнительный топливный бак емкостью 75 литров. Маслобак емкостью 11 литров был установлен перед первым шпангоутом фюзеляжа.
Трос управления и кабанчик элерона правого верхнего крыла. Обтекатель троса выполнен из нескольких слоев переклеенной ткани.
Элерон верхнего правого крыла. Система управления практически не претерпела изменений на самолетах всех модификаций.
