弗吉尼亚级的最初设计指标中，潜深只有约250米，最高航速也不用超过30节，只需达到28节。此外，该级潜艇的最大特点就是注重濒海作战，而非海浪级注重深海大洋进行对潜作战。该级艇在指挥塔围壳前部设有12具方格型的“战斧”巡航导弹垂发系统，可对2000公里以内的陆上目标进行精确打击。
弗吉尼亚级潜艇在艇艏、艇尾都安装了不同的声呐，艇艏为大型球型声呐基阵，该系统不但可以对中远距离的水下、水面目标进行探测，还可对海底地形进行测绘，并可探测近距离的水雷、鱼雷等。
艇尾安装了两款拖曳线阵列声呐，分别适应在低航速和高航速状态下进行探测。此外，指挥塔围壳还安装了光电桅杆，淘汰了之前洛杉矶级使用的光学桅杆。在动力推进装置上，弗吉尼亚级和海狼级一样，都采用了泵推进器。据美军的实际测算，泵推进器在中低航速时的噪音水平要比7叶大斜距螺旋桨的噪音水平低10分贝左右。
