В 1959 году был представлен эскизный проект и натурный макет будущей машины, после утверждения которых макетной комиссией в ОКБ приступили к рабочему проектированию вертолета. Первоначальную схему шасси с четырьмя опорами по типу Ми-4 сменила упрощенная конструкция с тремя опорами — двумя основными и одной передней, на которой монтировалась пара свободно ориентирующихся колес. Руление на земле осуществлялось раздельным торможением основных колес. Упростить конструкцию и снизить вес позволила новая компоновка вертолета: если на Ми-4 необходимость двух носовых стоек диктовалась изрядной нагруженностью носовой части с находившимся здесь мотором, то на В-8 силовая установка сместилась к центру тяжести и носовая часть была разгружена.

Для избежания чрезмерного технического риска ряд особо ответственных агрегатов на первой опытной машине оставили аналогичными Ми-4. Некоторые изменения внедрили в конструкции несущей системы. Сами лопасти пока что оставались прежними — цельнометаллическим по типу освоенных на Ми-4, как и четырехлопастная схема несущего винта, автомат перекоса и трехлопастной рулевой винт. Фрикционные демпферы вертикальных шарниров несущего винта заменили гидравлическими, гидроусилители всех четырех каналов управления объединялись в общий гидроблок (он получил название гидрокомбайна), смонтированный вместе с другими агрегатами гидросистемы непосредственно у привода на редукторе. Обеспечивающая питание бустеров гидросистема состояла из основной и дублирующей систем. В систему управления были введены триммеры с загрузочными электромеханизмами.

На первой опытной машине сохранялись также прежняя трансмиссия с главным, промежуточным и хвостовым редукторами, хвостовая и концевая балки, основные опоры шасси и хвостовая пята, а также многие узлы системы управления. Согласно договоренности с руководством отрасли, вносимые новшества конструкторы обязались внедрить в серийном производстве Ми-4, оправдывая заявленную «модернизацию» и добиваясь взаимозаменямости уже производимых «четверок» и вновь создаваемой машины. Однако по мере разработки объем новаций явно переходил в новое качество будущего принципиально отличного вертолета со много большими перспективами, нежели улучшенный вариант заслуженного Ми-4.

Первый подлет прототипа В-8 на привязи. Для лучшего охлаждения двигателей и вентилятора капоты сняты. Возле машины крайним слева стоит М.Л.Миль

Наиболее отличительной чертой выглядела новая носовая часть с обширным остеклением. Помимо улучшенного обзора, качественно изменились условия работы экипажа. Кресла летчика-командира и летчика-штурмана размещались слева и справа от прохода в грузовой отсек, доступ к рабочим местам снаружи открывался через боковые двери по бортам кабины экипажа. При необходимости эти двери сбрасывались, служа аварийными люками. Сиденье борттехника помещалось между пилотскими, перед центральным пультом контроля работы силовой установки. Для удобства перемещения по кабине его сделали откидным. Хорошо проработан был даже интерьер кабины с приборными досками летчиков, занимавшими своё место на стойках, не затенявших обзор. Необходимое оборудование было сгруппировано на панелях верхнего электропульта и задней стенке кабины удобным и легкодоступным образом.

В конструкции вертолета широко внедрялись новые технологии, освоенные авиапромом. В их числе были крупногабаритные дюралюминиевые штамповки и клеесварные соединения с повышенными прочностными качествами и весовой отдачей. Такие агрегаты обладали хорошими ресурсными характеристиками и позволяли снизить трудоемкость за счет снижения ручного труда в изготовлении, хотя на первых порах и обходились существенно дороже освоенных изделий, требуя специальной оснастки и станочного оборудования.

Грузовая кабина В-8 по всем измерениям превосходила предшественника: длина, ширина и высота теперь составляли 5,34x2,34x1,80 м против 4,5x1,6x1,76 м у Ми-4. В грузовой кабине могли размещаться техника и цельные грузы весом до двух тонн (у Ми-4 - не более 1600 кг). Пол кабины выполнялся силовым, на нем размещались ролики полиспаста для затаскивания грузов и швартовочные узлы для их крепления, а в передней части кабины монтировалась погрузочная лебедка. Задняя часть кабины завершалась люком с большим проемом с открывающимися створками. Они распахивались вручную, обеспечивая доступ в кабину при погрузке габаритных грузов и самоходной техники. От силовых приводов открытия и закрытия створок отказались, резонно рассудив, что использоваться задний люк будет лишь при перевозке крупноразмерного груза, в обычной практике не такой уж и частой. Замки открывались и закрывались снаружи борттехником из тех практичных соображений, что при закрытии люка габаритные створки придётся подпирать вручную с внешней стороны. При перевозке длинномерных грузов, выступавших за пределы грузоотсека, створки могли фиксироваться в открытом положении или сниматься. Для удобства погрузки, в том числе раненых на носилках, люк оборудовался навесными трапами. Предусматривалась установка над боковой дверью бортовой стрелы с лебедкой для проведения спасательных операций, обеспечивавшая прием грузов до 150 кг и людей с земли на висении (у Ми-4 предельный груз, поднимаемый лебедкой, ограничивался 120 кг). С помощью стрелы можно было также загружать в кабину мелкие, но увесистые грузы на стоянке. Для перевозки крупногабаритных вещей В-8 мог быть оснащен тросовой наружной подвеской или шарнирно-маятниковым механизмом грузоподъемностью до 2500 кг.