机型结构
最终确定的诺斯罗普的设计是一个纯粹的飞翼，没有垂尾或方向舵，从正上方看B-2就像一个大尺寸的飞去来器。B-2的平面图轮廓由12根互相平行的直线组成，机翼前缘与机翼后缘和另一侧的翼尖平行。飞机的中间部位隆起以容纳座舱、弹舱和电子设备。中央机身两侧的隆起是发动机舱，锯齿状进气口布置在飞翼背部，每个发动机舱内安装两台无加力涡扇发动机。翼尖并不是平行于气流方向，而是进行了切尖以平行于另侧机翼前缘，除了翼尖外，整个外翼段没有锥度，都为等弦长机翼。机身尾部后缘为W形锯齿状，边缘也与两侧机翼前缘平行。由于飞翼的机翼前缘在机身之前，为了使气动中心靠近重心，也需要将机翼后掠。
气动设计
B-2没有垂尾，与传统飞机不同。该机呈偏航中性，也就是说当B-2向左或向右转弯时，不会产生回中的气动力。B-2由机翼外段后缘的诺斯罗普专利减速板-方向舵负责偏航控制，减速板-方向舵可向上下两侧开裂，同时开裂作为减速板，不对称开裂时作为方向舵使用。由于飞翼表面的附面层的存在，减速板-方向舵至少要开裂5度以上才能起到作用。
动力设计
B-2A中央机身两侧的发动机舱内安装了4台GE F118-110非加力涡扇发动机，每台额定静推力8,618千克。
航电设计
B-2A机载雷达为AN/APQ-181相控阵雷达，这种相控阵有2个雷达天线阵列，特点是不需外加旋转或摇摆式天线，只通过信号阵位的改变和组合，可对不同角度和不同方位进行扫瞄。它的工作频率在12-18GHZ，旁波瓣小，抗电子干扰能力强。工作模式共有21种，最突出的是合成孔径雷达工作模式和反合成孔径雷达模式。前者主要用于扫瞄陆地地貌，可清晰地获取161千米距离内地表的扫瞄图像，供飞机对地面目标轰炸时使用；后者则主要用于识别和捕捉海上目标，最远有效距离可达128千米。另外还可让B-2A轰炸机使用地形匹配和地形规避技术，使其能贴地低空突入敌方空域去遂行轰炸任务。
武装筹载
B-2轰炸机的两个旋转弹架能携带16枚AGM-129型巡航导弹，也可携带80枚MK82型或16枚MK84型普通炸弹或36枚CBU-87型集束炸弹，使用新型的TSSM远程攻击弹药时携弹量为16枚。当使用核武器时可携带16枚B63型核炸弹。此外AGM-129型巡航导弹也可装载核弹头。外翼段内部的大多数空间被油箱占据，发动机舱之间的机身下方并列布置了两个大型弹舱，每个弹舱可挂载波音研制的先进旋转式挂架，可挂载8枚908千克级弹药，也可安装两个炸弹挂架组件以挂载常规弹药。经过航电与装备性能提升后的B-2A可以携带AGM-154联合距外武器和GBU-28型5,000磅激光制导炸弹；此外，也可以携带AGM-158联合空对地距外导弹。
40,000 磅（18,000 千克）：以堆栈式炸弹挂架携带Mk 82 500磅低阻力通用炸弹（总携带数为 80 枚）
27,000 磅（12,000 千克）：以堆栈式炸弹挂架携带750磅等级集束炸弹（总携带数为 36 枚）
16具旋转挂架（Rotary Launcher Assembly，RLA）：可携带2,000磅等级武器（如Mk 84 2,000磅低阻力通用炸弹、GBU-31联合直接攻击弹药或B-61及B-83核弹）。
