Турбореактивный двигатель с форсажной камерой АЛ-21Ф-3АИ состоит из осевого 14-ступенчатого компрессора с поворотными лопатками направляющих аппаратов, прямоточной трубчато-кольцевой камеры сгорания, трехступенчатой осевой турбины, прямоточной трехстабилизаторной форсажной камеры, регулируемого всережимного реактивного сопла с расширяющейся частью, а также турбостартера ТС-21 с агрегатами системы автономного запуска, коробки приводов агрегатов самолета и двигателя, системы регулирования и топливной автоматики, систем питания двигателя топливом и маслом, электрооборудования и противообледенения. Система управления двигателем - гидромеханическая с электронным регулятором температуры газов типа РТ-12-3, гидромеханическим насосом-регулятором НР-53 и регулятором сопла и форсажа РСФ-53.

Задание режима работы силовой установки осуществляется рычагами управления двигателями (РУД), расположенными на левом пульте кабины летчика и связанными с рычагами насосов-регуляторов двигателей системой тяг и качалок. Запуск двух двигателей может производиться как последовательно, так и одновременно. Раскрутка роторов двигателей при их запуске на земле обеспечивается турбостартерами ТС-21, запуск которых, в свою очередь, осуществляется электростартером либо от аэродромных источников питания, либо от автономных бортовых источников тока - аккумуляторных батарей. Запуск двигателей в воздухе происходит при вращении их роторов на режиме авторотации, под действием набегающего потока воздуха.