Основное отличие между Ил-1 и Ил-10 (т. е. двухместным Ил-1) была переделанная с одноместной на двухместную кабина и продленный на место стрелка бронекорпус. Так как это требовало дополнительного метра стальной брони снизу и с обоих боков фюзеляжа, то автоматически повысился вес самолета для уравновешивания дополнительной брони в задней части самолета необходимо было увеличить толщину передней, нижней части бронирования двигателя или сократить толщину бронирования вокруг кабины экипажа. Дополнительным нововведением было применение алюминиевой брони на всей верхней части капотирования двигателя, которая состояла из листов толщиной от 1.5 до 6 мм. Таким образом конструкторский коллектив Ильюшина развил концепцию бронекорпуса по сравнению с прототипом Ил-2, на котором только часть верхней поверхности над двигателем предохранялась алюминиевой броней.
Иначе был решен вопрос более эффективной зашиты пилота нового штурмовика, хотя использованное решение возможно указывает на иностранные корни. Вероятнее всего задняя броня пилота была скопирована с идеи немецких конструкторов разработавших систему брони в которой главная броня экранировались дополнительными более тонкими листами отделенными от нес свободным пространством. Благодаря такому решению, кинетическая энергия бронебойного снаряда, пробивавшего первый экранирующий слой, расходовалась в свободном пространстве за ним, в результате чего основная струя газов израсходовав свою энергию, становилась гораздо слабее. Использование такого типа бронирования давало шансы на то, что снаряд не пробьет главной брони либо даже в случае се пробития — его разрушающее действие будет минимальным. В Ил-10 такое бронирование выполнили используя две связанные бронеплиты толщиной 8 мм каждая со свободным пространством между ними и разместили за плечами пилота. Оно было в состоянии предохранить человека от смертельных результатов попадания 20 мм бронебойного снаряда из любого современного авиационного орудия, выпущенного даже с малых дистанций. К сожалению, нельзя сказать то же самое о защите стрелка. Как и раньше на Ил-2, и в этом новом самолете для него не было предусмотрено достаточной защиты, хотя она и стала значительно эффективней. Кабина стрелка была аналогична такой же на ЦКБ-55. Благодаря этому, стрелок был защищен броней фюзеляжа, но его голова и часть туловища были открыты, так как остекление кабины было изготовлено из обычного авиационного, а не из бронестекла. К достоинствам нового Ила следует отнести и то, что этот самолет с самого начала имел цельнометаллическую конструкцию.
Вооружение машины осталось практически неизменным. В его состав входили две пушки ВЯ-23 калибра 23 мм с запасом по 300 снарядов на ствол, два пулемета ШКАС калибром 7,62 мм с 750 патронами на каждый и для обороны пулемет УБТ калибра 12,7 мм с 150 патронами. Наступательное вооружение состояло из максимум 500 кг бомб (стандартно 400 кг) и четырех ракет РС-82 либо PC-132. На прототипе Ил-10 устанавливались так же, одновременно с введением их на вооружение Ил-2, держатели для авиационных гранат АГ-2 (Авиационная Граната), сбрасываемые для защиты от атак вражеских истребителей, через несколько секунд эти гранаты взрывались разбрасывая вокруг себя облако осколков, которые могли нанести повреждения атакующему противнику. Новинкой была так же пушка БТ-20 калибра 20 мм на турели ВУ-8 которые планировалось устанавливать на серийных Илах. И пулемет и пушка имели следующие углы обстрела: 50° вверх, 18° вниз, 55° влево и 45° вправо.