Строительство судна велось секционным методом – всего более 200 секций весом до 75 тонн. При этом пришлось решать множество серьезных технических проблем, например, холодная гибка стальных листов большой толщины ранее никогда не выполнялась на этом заводе. Возникла серьезная проблема с литыми фор- и ахтерштевнями – из-за очень больших габаритов и веса (30-80 т) их нельзя было доставить по железной дороге – они не помещались на железнодорожных платформах. Штевни решили изготовить непосредственно на заводе, сварив их из отдельных частей. Минимальная толщина свариваемых частей достигала 150 мм. Несмотря на внедрение нового, более совершенного метода сборки и сварки, сварка только одного форштевня продолжалась 15 суток в 3 рабочих смены.
Большой спусковой вес судна (11 тысяч тонн) затруднял проектирование спускового устройства, хотя специалисты занимались этим устройством почти с момента закладки первых секций на стапеле. Разработке нового спускового устройства предшествовали экспериментальные работы, которые были проведены в цехах завода и в опытовом бассейне Ленинградского кораблестроительного института под общим руководством профессора В.В. Семенова-Тянь-Шанского.
Ледокол «Ленин» – трехвинтовое судно. По архитектурному типу он приставляет собой гладкопалубное судно с умеренной седловатостью, четырьмя непрерывными палубами, удлиненной надстройкой и двумя мачтами. В кормовой части шлюпочной палубы имеется взлетно-посадочная площадка и ангар для вертолета. Дымовая труба отсутствует. Необычно большие размеры грот-мачты обусловлены ее использованием для вентиляции парогенераторной установки.
Корпус ледокола разбит главными поперечными водонепроницаемыми переборками на двенадцать отсеков. Две продольные переборки, идущие от второго дна до верхней палубы, образуют по бортам отсеки, в которых размещены главным образом балластные, топливные и другие цистерны, выше нижней палубы – различные кладовые, служебные помещения и каюты команды.
Корпус ледокола «Ленин» по конструкции значительно отличается от других ледоколов отечественной постройки. Днище, борта, внутренние палубы, платформы и верхняя палуба в оконечностях набраны по поперечной системе, а верхняя палуба в средней части – по продольной. Размер шпации 800 мм. Промежуточные шпангоуты установлены по всей длине судна от второго дна до жилой палубы. Набор носовой и кормовой оконечностей веерный – шпангоуты в этих районах расположены нормально к обшивке.
Наружная обшивка в районе ледового пояса и прилежащие поясья выше и ниже его выполнены из стали повышенной прочности. Толщина ледового пояса 36 мм в средней части, 52 мм – в носовой и 44 мм – в кормовой оконечности. Корпусная сталь марок АК-27 и АК-28 была специально разработана в институте «Прометей» для ледоколов. Форштевень и ахтерштевень ледокола – литосварные. Общий вес форштевня 30 т, а ахтерштевня 86 т. Руль ледокола сварной, имеет обшивку из листовой стали толщиной 40 мм. Баллер кованый из легированной стали диаметром 550 мм.
Грузовыми средствами на ледоколе служат: в носу – две грузовые стрелы с электролебедками грузоподъемностью но 1,5 тонны, в средней части – кран грузоподъемностью 12 тонн для обслуживания отсека атомной установки; в корме – два крана грузоподъемностью по 3 тс. Ледокол снабжен тремя становыми якорями (один из них запасной) с поворотными лапами весом по 6 т каждый, стоп-анкером весом 2 т и четырьмя ледовыми якорями (два по 150 кг и два но 100 кг). Становые якоря убираются в клюзы заподлицо с обшивкой. Литые якорные цепи калибра 67 мм имеют длину 325 м. В корме предусмотрен вырез для буксировки судов вплотную, который снабжен привальными брусьями и кранцами, облицованными резиной. Автоматическая двухбарабанная буксирная лебедка с тяговым усилием 40 тонн на главном барабане и 25тонн на вспомогательном установлена в кормовой оконечности.
Непотопляемость ледокола обеспечивается при одновременном затоплении двух главных водонепроницаемых отсеков. Ледокол имеет две спасательные шлюпки на 58 человек каждая, две спасательные моторные шлюпки на 40 человек каждая, два шестивесельных яла, разъездной и буксирный катера.
Энергетическая установка ледокола работает по следующей схеме. Выделяемое в реакторе тепло используется для получения перегретого пара в парогенераторах. Пар направляется к главным турбогенераторам, от которых электроэнергия подается на гребные электродвигатели. Биологическая защита атомной установки гарантирует защиту экипажа ледокола от действия радиоактивных излучений, которые контролируются специальной дозиметрической системой. На «Ленине» первоначально были установлены 3 атомные паропроизводящие установки (АППУ) типа ОК-150 (одна из них резервная) с водо-водяными реакторами мощностью по 90 МВт каждая, хотя полную пропульсивную мощность можно было получить при работе двух реакторов на 80% мощности.