Dzięki zastosowaniu prostych skrzydeł o sporej cięciwie (i wynikającej z tego dużej powierzchni nośnej) A-10 posiada stosunkowo niskie obciążenie powierzchni i wynikającą z tego doskonałą zwrotność przy małych prędkościach i niskim pułapie. Te same skrzydła umożliwiają mu krótki start i lądowanie (STOL), pozwalając operować z lotnisk z krótszymi pasami startowymi (np. lotnisk polowych, znajdujących się blisko linii frontu). Samolot może prowadzić loty patrolowe na pułapie poniżej 300 metrów z widocznością pola walki o promieniu 2,4 km z relatywnie niskimi prędkościami rzędu 300 km/h, pozwalającymi na skuteczniejszy atak celów naziemnych niż w przypadku szybkich samolotów myśliwsko-bombowych. Dodatkowo - zastosowany napęd turbowentylatorowy oraz przytoczona aerodynamika płata powodują, że koszt wyniesienia i użycia ładunku bojowego jest w przypadku A-10 znacznie mniejszy, niż w przypadku samolotów myśliwsko-bombowych (np. F/A 18 czy F-15E).

Konstrukcja samolotu jest specjalnie wzmocniona, aby zwiększyć szansę przetrwania bezpośrednich trafień pociskami przeciwpancernymi i burzącymi o kalibrze do 23 mm. A-10 posiada potrojone systemy sterowania lotem i podwojone instalacje hydrauliczne wspomagane systemami ręcznymi. Dzięki takim zabezpieczeniom możliwy jest lot i lądowanie z niesprawnymi instalacjami hydraulicznymi lub nawet częściową utratą powierzchni nośnej skrzydeł. Ponadto samouszczelniające się zbiorniki paliwa zabezpieczono dodatkowo pianką zabezpieczającą przed powstaniem pożaru. Zarówno kabina pilota, jak i najważniejsze systemy sterowania chronione są pancerzem tytanowym o masie 400 kg (tzw. wanna tytanowa). Wyloty spalin z silników odrzutowych usytuowane są powyżej stateczników poziomych i pomiędzy dwoma podwójnymi statecznikami pionowymi, dzięki czemu zredukowano źródło ciepła (sygnaturę), zmniejszając prawdopodobieństwo trafienia pociskami rakietowymi naprowadzanymi na podczerwień. Takie usytuowanie silników chroni je także częściowo przed ogniem obrony przeciwlotniczej, ponieważ podczas ataku zasłaniają je powierzchnie skrzydeł i usterzenia ogonowego. Ponadto samolot jest w stanie kontynuować lot z całkowicie odstrzelonym jednym silnikiem.

Thunderbolt II może operować ze zbudowanych prowizorycznie baz blisko pola walki. Może być także w łatwy sposób obsługiwany i naprawiany dzięki posiadaniu unikalnej cechy wymienności prawych i lewych części, poczynając od elementów silników, podwozia głównego, a na statecznikach pionowych kończąc. Wbudowana drabinka umożliwia pilotowi wejście do kabiny bez pomocy obsługi naziemnej, a niskociśnieniowe ogumienie bardzo wytrzymałego podwozia głównego i małe obciążenie powierzchni skrzydła pozwalają na start i lądowanie na krótkich, prowizorycznych pasach startowych. Możliwe jest także użytkowanie go ze zniszczonych lotnisk. Maszyna ta została zaprojektowana w taki sposób, aby możliwa była jej obsługa, tankowanie i uzbrojenie przy wykorzystaniu minimalnej ilości dodatkowych narzędzi. Zdolność do operowania z lotnisk przyfrontowych jest korzystna ze względu na wymagania bliskiego wsparcia i konieczna ze względu na niską prędkość samolotu A-10 i związaną z nią długotrwałość lotu na oddalone pola walki.

Początkowo A-10 krytykowano za bardzo ubogie wyposażenie awioniczne. Skonstruowany do celów bliskiego wsparcia z założenia nie potrzebował złożonych systemów elektronicznych, mogących jedynie podwyższyć jego cenę. Pierwsze samoloty tego typu posiadały tylko system ostrzegania przed opromieniowaniem wiązką radarową (RWR) i urządzenia nawigacji taktycznej TACAN. Wczesne wersje nie posiadały nawet autopilota. Ze względu na przesunięcie roli A-10 w kierunku samolotu przeznaczonego do walki z celami opancerzonymi podczas ewentualnej wojny z państwami Układu Warszawskiego na terenie Europy Zachodniej, gdzie pogoda często bywa niekorzystna, Siły Powietrzne USA zażądały wprowadzenia nowocześniejszych systemów elektronicznych. Firma Fairchild-Republic zaproponowała w 1977 dwumiejscową wersję NAW (Night and Adverse Weather – do lotów nocnych i przy niekorzystnej pogodzie), ale nie przyjęto jej do uzbrojenia. Ostatecznie A-10 został wyposażony w systemy nawigacji inercyjnej (INS) i zasobnik Pave Penny służący do wykrywania celów oznaczonych znacznikiem laserowym i umożliwiającym pilotowi zrzucanie bomb naprowadzanych laserowo na cele oznaczone przez jednostki naziemne. Pierwsze wersje A-10 nie posiadały systemów wspomagających naprowadzanie uzbrojenia i obliczanie zasięgu od celu i punktu uderzenia pocisków, co ograniczało ich możliwości do ataku tylko przy pomocy działka i pocisków rakietowych w zakresie bezpośredniej widoczności lub samonaprowadzających pocisków AGM-65 Maverick transmitujących obraz z telewizyjnej głowicy naprowadzającej do kabiny pilota.

Pierwsze wersje A-10 nie posiadały systemów wspomagających naprowadzanie uzbrojenia i obliczanie zasięgu od celu i punktu uderzenia pocisków, co ograniczało ich możliwości do ataku tylko przy pomocy działka i pocisków rakietowych w zakresie bezpośredniej widoczności lub samonaprowadzających pocisków AGM-65 Maverick transmitujących obraz z telewizyjnej głowicy naprowadzającej do kabiny pilota. Dużo później samolot Thunderbolt II został wyposażony w autopilota, urządzenia ostrzegające o niebezpieczeństwie kolizji z ziemią i systemy wspomagające naprowadzanie nowoczesnej broni kierowanej. Obecnie używane samoloty A-10 są zdolne do wykonywania zadań nocnych przy zastosowaniu gogli noktowizyjnych. W 1999 roku wyposażono go w nowe systemy nawigacyjne oparte na GPS.