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。
机身尾部后缘为 W 形锯齿状，边缘也与两侧机翼前缘平行。B-2 的机翼前缘后掠角 33 度，为高亚音速进行了优化，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。B-2 在高亚音速飞行时，厚厚的超临界翼型将机翼上表面的气流速度加速至超音速。
B-2A 剖视图
B-2A 的大部分表面都被一层特殊的弹性材料覆盖，使表面保持均匀的电导率以减少来自接头或接缝处的雷达波反射。而在设计中不能依靠外形进行隐身的部位（如进气口）就要涂上雷达吸波材料（RAM）了，其组成成分至今仍是高度机密。
正在喷涂吸波材料的 B-2A
除了尾喷口后的区域外，B-2 整个飞翼后缘布置有 9 块大型的操纵翼面。最后方的“海狸尾”是一整块可动控制面，用于在低空飞行时抵消因垂直阵风引起的颠簸。
B-2 尾部的“海狸尾”可用于俯仰操纵，注意进气道上方打开的辅助进气门
“海狸尾”细节照片
B-2A 机腹后缘遗留的襟翼痕迹
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。正常飞行中，两侧的减速板-方向舵都处于 5 度的张开位置，当需要进行控制时就立即可以起作用，这也是为什么我们看到的 B-2 飞行照片中减速板-方向舵都是张开的原因。但是张开的减速板-方向舵会影响飞机的隐身效果（特别是后向），所以 B-2 在抵达战区时，减速板-方向舵会完全闭合。
在正常飞行时，B-2 两侧的减速板-方向舵都处于 5 度的张开位置
B-2 是先天静不稳定设计，依靠四余度线传系统实现稳定飞行。GE 研制了该机的飞行控制计算机单元。
B-2A 机头上方的三组大气数据传感器（每组 4 个），下方还有三组
B-2A 机头上方的三组大气数据传感器（白色圆圈内，每组 4 个），传感器旁边是AN/APQ-181 雷达天线罩
B-2A 中央机身两侧的发动机舱内安装了 4 台 GE F118-GE-110 非加力涡扇发动机，每台额定静推力 8,618 千克。低旁通比的发动机只需较小的进气和排气系统，所以被 B-2 选中。
F118-GE-110 非加力涡扇发动机
发动机进气口远离机翼前缘，以避免被来自下方的雷达波照射到。由于肥厚的飞翼结构，B-2 可以把发动机深深地埋在飞翼内，飞翼的上表面的扁平的进气口和弯曲的进气道可以保证机载雷达无法从上方直接照射到发动机的正面，从下方就更不可能了。这样 B-2 可以采用较简单的进气口，只需要在唇部作尖齿修形就没有问题了。
B-2A 进气口细节照片，可以看到锯齿状唇口与附面层吸除槽口
初期风洞测试显示在高度弯曲的进气道内出现了一定量的气流分离，导致低速时推力的损失。为了解决此问题在进气道上方两侧加装了四个菱形发动机辅助进气门。
从这个角度看，B-2 的排气管也是 S 形的
B-2 进气口边界层分离板分离出附面层气流再被混合进尾喷口以降低排气温度，减少红外辐射。通过分离板的气流还被扩压并导向被集中称之为二次气流系统的各种内部气流管路。这包括机体上安装的附件传动装置及发动机舱的通风，环境控制系统换热器的冲压冷却气流和旁路回路的气流。在低速及地面工作时，通过位于进气道外罩顶部和每台发动机进口正前方的四个菱形发动机辅助进气门来增大供给发动机的空气流量。
B-2 的发动机与进/排气管系统，可以看到为了降低排气温度，用进气口的附面层吸除槽口引入了大量冷空气
发动机尾喷口系统在设计上也是一项重大挑战。B-2A 的尾喷口需要将红外信号特征降到最低，使敌红外探测系统难以发现飞机。一些战斗机的远程红外搜索与跟踪系统和红外制导导弹的引导头可探测到发动机排放的热气和水蒸汽的热辐射，B-2 在降低红外特征上才需了相当多的措施。
B-2 在高亚音速飞行时，机翼上表面的气流已经达到了超音速
B-2 可挂载的武器
B-2 的隐身涂层修复过程，涂料具有毒性。日常 B-2 的涂层维护工作相当繁琐
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