L'Osprey était le premier avion à rotors basculants produit en série, avec un hélice tripale, un turbopropulseur et un nez de transmission montés à chaque extrémité d'aile. Cet avion est classé comme l'avion à sustentation le plus puissant par la Federal Aviation Administration (FAA). Lors du décollage et de l'atterrissage, cet avion est généralement utilisé en mode hélicoptère avec un nez vertical et un rotor horizontal. Après le vol, le nez est tourné de 90 ° vers l'avant pour effectuer un vol horizontal, ce qui rend l'avion en mode turbopropulseur conventionnel plus efficace et plus rapide. La capacité STOL peut être obtenue si le nez est incliné à 45 ° pendant le décollage et l'atterrissage. Pour les modes de stockage et de transport compacts, l'aile V-22 peut être tournée de manière à être parallèle au fuselage. Les pales de l'hélice peuvent également être pliées afin que l'avion puisse être stocké efficacement sur des porte-avions. L'utilisation de matériaux composites dans cet avion atteint 43% du cadre global de l'avion. Les pales des hélices utilisent également des matériaux composites.

Deux moteurs Rolls-Royce AE 1107C sur les deux bouts d'ailes sont reliés par un arbre d'entraînement à la boîte de vitesses centrale ensemble, de sorte qu'une machine peut déplacer les deux propors en cas de panne d'un moteur. La plupart des missions Osprey utilisent le mode de vol à voilure fixe pour réduire l'usure sur les composants d'avion et réduire les coûts d'exploitation.