Пассажирский самолет Ил-62 стал первым гражданским самолетом с турбореактивными двигателями в ОКБ С.В. Ильюшина. Для реализации проекта С.В. Ильюшин в феврале 1960 г. обращается к Д.Ф. Устинову с предложением создать самолет с четырьмя двигателями. 18 июня 1960 г. вышло постановление правительства, в соответствии с которым самолет должен был иметь салон на 100—165 мест и оснащаться двигателями НК-8. Для определения схемы самолета были тщательно обследованы известные в то время схемы отечественных и зарубежных пассажирских воздушных лайнеров
Наиболее подходящей оказалась схема самолета с расположением двигателей в кормовой части фюзеляжа. Такая схема имеет ряд существенных преимуществ, но и ряд недостатков, главные из которых — увеличение массы конструкции, смещение назад центра масс пустого самолета, невозможность применения реверса на внутренних двигателях. Результаты анализа преимуществ и недостатков, а также продувок моделей в аэродинамической трубе ЦАГИ показали преимущество этой схемы.
Было рассмотрено большое количество компоновок крыльев, оперения, гондол двигателей и их взаимных расположений. Только на отработку «клюва» (наплыва) на крыле затрачены многие сотни часов испытаний в аэродинамических трубах. Чтобы улучшить поперечную управляемость на стреловидном крыле, на передней кромке установили наплыв в виде «клюва». Это дало возможность добиться хороших характеристик по всему диапазону углов атаки, не исключая и закритические. Он начинает действовать лишь на тех углах атаки, которые превышают свою величину, генерируя мощный вихрь, как бы выполняя функции аэродинамической перегородки.
Расположение двигателей в хвостовой части фюзеляжа Ил-62 вынудило конструкторов установить основные опоры шасси впереди центра масс пустого самолета. Это намного уменьшило вынос основных опор по отношению к центру масс загруженного самолета. Чтобы пустой самолет не опрокинулся на хвост, в хвостовой части установлена хвостовая опора, убирающаяся после загрузки. Это решение позволило уменьшить площадь рулей и обойтись без бустеров в управлении. Ил-62 — единственный тяжелый реактивный самолет в мире, на котором ручное безбустерное управление.
На Ил-62 впервые в нашей стране применили систему реверсирования тяги двигателей. Известен случай, произошедший в аэропорту «Кеннеди» в США, когда тягач из-за несоответствия буксировочного устройства нашему самолету не смог отбуксировать его на взлетную полосу. Командир экипажа попросил отогнать тягач в сторону, запустил двигатели, включил реверс и дал «задний ход», так и дорулил до взлетной полосы. При отказе одного или даже двух двигателей в полете возможен безопасный полет до ближайшего запасного аэродрома.