БТР-90 оснащён автоматической гидромеханической реверсивной коробкой передач, независимой подвеской всех колёс с полным приводом. Броня, по сравнению с БТР-80, была существенно усилена. Значительно улучшена противоминная защита, в частности, днище машины имеет V-образную форму — более стойкую к воздействию ударной волны, чем традиционная плоская.

Боевое отделение стабилизировано в двух плоскостях. Это позволяет вести огонь в движении по пересечённой местности. Несмотря на то, что БТР-90 тяжелее и больше в сравнении с БТР-80, он значительно маневреннее своих предшественников. Так, машина может разворачиваться на месте — это возможно благодаря вращению колёс разных бортов в противоположные стороны (подобно танку).

Машина оборудована бортовой информационно-управляющей системой (БИУС).

Существенно возросла огневая мощь. Базовое вооружение состоит из:
Автоматической 30-мм пушки 2А42 (500 выстрелов).
Автоматического гранатомёта АГ-17 (400 выстрелов).
7,62-мм пулемёта ПКТ (2000 патронов).
ПТРК «Конкурс-М» (четыре ПТУР).

Конструкция позволяет устанавливать более мощное оружие, в частности 100 и 125-мм орудие. На БТР установлен комбинированный дневной и ночной прицел БПКЗ-42 и дневной прицел 1П-13. Машина имеет систему защиты от поражающих факторов оружия массового поражения.