TOS-1 je postaven na upraveném podvozku tanku T-72; pancéřování korby bylo plně zachováno, ale vzhledem k absenci pancéřování "věže" klesla hmotnost vozidla na 46 tun. V přední části korby je umístěna tříčlenná posádka (řidič, velitel-zaměřovač a střelec). Systém řízení palby zahrnuje systém nočního vidění, laserový dálkoměr a výkonný balistický počítač. Na horní části korby se nachází otočná lafeta s raketnicí pro 30 neřízených raket ráže 220 mm. Ty jsou odvozeny z raket používaných v cluster-raketometu BM-22 "Uragan" (ruský ekvivalent amerického MLRS). Liší se však od nich hlavicí typu Fuel-Air Explosive, k jejichž odpalování je TOS-1 výlučně určen. Problematice FAE zbraní se podrobně věnuje analytický článek Zdeňka Kussiora.

Přesná takticko-technická data dosud nebyla zveřejněna, ale lze je celkem spolehlivě odhadnout. Efektivní dostřel zřejmě nepřesahuje 5 000 metrů, minimální se pohybuje okolo 400 metrů. Uvádí se, že salva z raketometu TOS-1 způsobí totální zkázu čehokoli na ploše 400 x 200 metrů.

Ruská armáda si za použití palivo-vzdušných zbraní vysloužila kritiku celého světa, protože tyto zbraně jsou zakázány některými mezinárodními dohodami. U zbraní však platí (a v Rusku dvojnásob), že negativní reklama je nejlepší reklama, takže jediným viditelným výsledkem kritiky bylo zvýšení zájmu o TOS-1 ze strany řady zemí.