По компоновке СБ 2ИС практически не отличался от варианта с моторами РЦФ-3. Основным силовым агрегатом планера СБ 2ИС являлись: центроплан крыла с гондолами моторов и центральная часть фюзеляжа, конструктивно связанная в одно целое. К ним крепились отъемные части крыла, носовая и хвостовая части фюзеляжа.

В передней части фюзеляжа самолета размещалась кабина штурмана-стрелка, одновременно он решал задачи бомбардира. Далее размешалась кабина летчика, затем бомбоотсек и ближе к хвосту самолета кабина стрелка-радиста.

Бомбоотсек располагался в центральной части фюзеляжа. Среднепланное расположение крыла, лонжероны которого пронизывали бомбоотсек, определило схему подвески бомб. Максимальный калибр бомб ограничивался 500 кг. При этом крупнокалиберные бомбы массой 500 и 250 кг подвешивались в бомбоотсеке горизонтально под лонжеронами крыла. Подвеска бомб меньшего калибра - от 100 кг и менее - осуществлялась комбинированно: вертикально в передней части бомбоотсека между лонжеронами крыла и горизонтально в задней его части за задним лонжероном крыла.

Поскольку весь бомбовый груз массой 500-600 кг размещался вблизи центра тяжести самолета, то его сброс не оказывал существенного влияния на характеристики устойчивости и управляемости самолета. Управление сбрасыванием бомб осуществлялось штурманом с помощью электрических и механических сбрасывателей. В кабине летчика имелся дублированный аварийный механический сбрасыватель.

Для подвески бомб предусматривались две лебедки КД-2, устанавливаемые на специальной съемной раме.

Для отражения атак воздушного противника самолет СБ 2ИС оснащался тремя стрелковыми установками, разработанными на заводе № 32 под руководством Н.П. Шебанова.

В кабине штурмана размещалась экранированная стрелковая установка со спаркой пулеметов ШКАС (общий боезапас 1000 патронов), перемещаемых только в вертикальной плоскости. При этом за счет рассеивания пуль при стрельбе образовывался небольшой конус обстрела в горизонтальной плоскости.

В кабине стрелка-радиста имелись две подвижные стрелковые установки с пулеметами ШКАС. Верхняя установка - турель ТУР-9 (боезапас 760 патронов), а нижняя - люковая установка (боезапас 500 патронов). ТУР-9 обеспечивала обстрел в конусе в верхней задней полусфере, а люковая - в задней нижней полусфере. В походном положении (при отсутствии атак вражеских истребителей) пулеметы убирались внутрь кабины.

Отметим, что ТУР-9 в то время была наиболее оригинальной турелью под скорострельный пулемет ШКАС, позволяющая в известной мере решать задачи ведения воздушной стрельбы на всех режимах полета скоростных самолетов. "В настоящее время ТУР-9 единственная турель, позволяющая вести стрельбы на виражах и других видах перегрузок. Достигается это путем уравновешивания оружия весом стрелка и удобными для пользования механизмами управления", - указывалось в отчете завода № 32 по испытаниям турели.

Подвеска 100-кг бомб	Подвеска в бомбоотсеке двух 250-кг бомб
Подвеска 500-кг бомбы	Створки бомболюка

100-кг бомбы в бомбоотсеке

Отличительной чертой люковой установки являлась крайняя простота установки и достаточно малый вес (5,6 кг).

В основу конструкции пулеметной установки штурмана было положено требование "быстрого перехода штурмана к стрельбе". Отличаясь особой схемой конструкции, установка являлась "крупным шагом в проектировании специального скоростного авиавооружения". Отличительной ее особенностью являлись огромные по тем временам темп стрельбы, порядка 3000-3500 выстрелов в минуту, и небольшой вес.