Космический корабль Cygnus состоит из двух основных компонентов: герметичного грузового модуля (PCM) и служебного модуля (SM). PCM производится компанией Thales Alenia Space в Турине (Италия). Первоначальные PCM имеют пустую массу 1500 кг и объем 18 м3 •.Сервисный модуль построен компанией Orbital ATK и основан на их космических шинах GEOStar и LEOStar, а также на компонентах от разработки космического корабля Dawn. Его полная масса составляет 1800 кг, а движение обеспечивается двигателями, использующим топливо гидразин и четырехокись азота (масса топлива 800 кг). Сервисный модуль способен вырабатывать до 4 кВт электроэнергии с помощью двух солнечных батарей из арсенида галлия. 12 ноября 2009 года Dutch Space объявила, что предоставит солнечные батареи для первого космического корабля Cygnus..
Планируется, что четвертый и все последующие космические корабли Cygnus будут иметь "Улучшенный" вариант, поскольку стандартный вариант был снят с эксплуатации. В них будет использоваться растянутый 1800-килограммовый (пустой вес) PCM, который увеличивает внутренний объем до 27 м3. Орбитальный ATK, Castor 30XL, будет использоваться совместно с усовершенствованным Cygnus; из-за более мощной верхней ступени и более легких солнечных батарей полезная нагрузка, которую Cygnus может доставить на МКС, будет увеличена на 700 кг.