機翼後掠角(25%弦長)為30度。計算機根據飛行時的高度、速度和載荷，控制飛機的後緣襟翼，以獲得最佳翼型。這種自動變彎度的翼型可以提高飛機的氣動效率，降低阻力，減輕機翼承受的載荷和減輕機翼的結構重量，並在翼尖加裝小翼。升阻比比A300高40%。機身和尾翼大量使用鋁鋰合金和復合材料，機身結構、桁條等部件使用鋁鋰合金。尾翼、操縱面、整流罩蒙皮和機艙地板都由復合材料制成。主起落架為四輪小車，前起落架為兩輪車。動力裝置選用的發動機GEnX采用了先進的技術，壓縮比更高，進氣口和空氣量增加，發動機推力提高，油耗降低。都符合ETOPS180分鐘的標準。波音公司在波音787上使用了“音速巡航者”提出的技術和機體設計，並決定在7E7的主結構(包括機翼和機身)上使用大量先進復合材料。波音787有多項技術創新，其中最引人註目的是，波音787大約壹半的機身由更輕、更強的復合材料制成，而不是鋁合金。它是第壹種以復合材料為主要材料的民用噴氣式飛機。壹方面，金屬可以隱藏損傷問題，不壞很難發現，而合成材料沒有這個問題；另壹方面，復合材料制成的機身比較輕，還可以嵌入光纖管監控飛機的狀況，在後期的維護成本和安全性方面可以滿足最新的飛機要求，使得波音787更加省油，也可以節省維護費用。這種合成材料類似於壹級方程式賽車中使用的碳纖維合成材料。
1985年，空客在飛機制造中率先使用這種復合材料制造了A310客機的尾翼，隨後空客也用這種復合材料制造了A350客機的機翼。波音787將這壹技術全面應用於787飛機，機身、機翼等主要部件全部采用這壹新技術，重量比例將超過50%，而之前只有20%。復合材料也廣泛應用於發動機葉片、發動機罩等部件。由於這項新技術的廣泛應用(使用材料(按重量計):61%復合材料(碳纖維)，20%鋁，11%鈦，8%鋼)，波音787也被稱為“夢想”飛機。
壹架787的裝配可以在3天內完成(以生產線達到全速計算)，而737則需要11天。對航空旅行的調查揭示了對乘客的飛行體驗有負面影響的各種癥狀和抱怨。調查結果直接影響了787系統的設計，使787努力創造更舒適的客艙環境，如更平穩的飛行、更低的客艙高度、更新鮮的空氣和更安靜的客艙。改善乘客的整體飛行體驗。
客艙尺寸
客艙比其他中型飛機更寬敞，乘客坐下後平視位置比競爭機型寬38厘米，可以為每位乘客創造更多的個人空間。機艙內安裝了比其他民用飛機更寬的乘客座椅，每個座椅比最近的競爭對手至少寬4厘米。經濟艙通道寬55 cm，比典型的雙通道飛機經濟艙通道寬6 cm。商務艙通道65 cm寬，方便乘客繞過正在供餐的餐車。
空氣質量
與之前的民用飛機相比，787系統除了普通客機使用的消除細菌、病毒和真菌的HEPA過濾器外，還引入了新型氣體過濾系統，去除異味、刺激物和氣態汙染物。這將減少乘客因幹燥引起的頭痛、頭暈、喉嚨刺激和眼睛刺激，787機艙內的空氣將更加清新。
787的客艙可以制造更高的客艙空氣濕度，加上機身材料的氣密功能，可以比老的民用飛機更好地保持客艙濕度，提高乘客舒適度。787機艙內的空氣濕度比金屬機身的飛機高，與客座率無關。787的復合材料機身不會隨著濕度的增加而更容易腐蝕。
機艙壓力
機艙內氣壓由電動空壓機維持，不使用發動機放氣帶入的空氣。機艙最高氣壓高度是1228米，不是其他飛機的2438米。高壓氧艙試驗表明，身處壓力高度為1228米的787機艙，還能使乘客的血液多吸收8%的氧氣，從而減輕頭痛頭暈和疲勞。1228米的壓力高度，對於鋁制飛機來說，由於材料疲勞或重量原因，無法達到。787復合材料機身不會疲勞，可以在不影響重量的情況下應對較低高度的客艙壓力。
照明設計
發光二極管(LED)用於為787的客艙提供照明，取代了傳統的陰極熒光燈。營造出頭頂就是天空的感覺，具有天空特色的艙頂貫穿整個機艙。機組人員還可以在飛行過程中控制天空特色機艙屋頂的亮度和顏色。需要的時候，空乘人員可以給乘客提供白天的感覺，乘客需要休息的時候，機艙頂可以模擬夜晚。機艙的特點是大弧度的重復拱形結構，動態照明和透明度可由乘客在飛行中調節的電子遮光罩，並使用顏色和亮度可變的LED陣列來創建模擬“天空”的天花板效果。
舷窗設計
與以前的飛機相比，波音787的舷窗是最大的(高47厘米，寬28厘米)，比競爭對手的飛機大65%，窗戶的位置也更高，因此乘客無論坐在飛機上的哪個位置都可以看到地平線。機身舷窗不同於以往使用的隔斷，而是利用電致變色原理來調節明暗，減少窗外的眩光入射，保持透明。787的駕駛艙也保持了與777為代表的其他波音機型的通用性。787的駕駛艙配備了與其他波音飛機型號相同的波音控制系統、顯示器和程序，使機組人員可以在短時間內從其他波音飛機家族型號轉換到787，並可以實現經濟的混合機隊飛行。787可以在沒有地面導航設備的情況下，以點對點的方式在跑道的任何壹端著陸。787還具有許多其他高級功能，例如集成通信(以太網用於在駕駛室和機器的所有部件中提供數據通信)、集成數據鏈路、雙重監控和保護系統以及電氣行程開關。
787駕駛艙采用開放式架構設計集成，升級通過軟件進行，無需更昂貴的硬件更換或升級。通過“軟鍵”菜單，未來的控制要求可以與通信、導航、系統和空中交通管理領域的變化和技術升級相結合。
787的駕駛艙只配備了13 LRU，零部件及其成本只有777和747的壹半。更少的零件和更好的設計可以降低運營成本，提高可靠性。五個多功能顯示器實現了許多標準功能，如用於地面滑行的高清機場滑行道地圖，以及增強的垂直狀態顯示，提供進近區域的地形剖面。每個監視器可以提供雙窗口(分屏顯示)或配置為提供壹個大的戰略地圖。
787的駕駛艙配有全套導航和通信無線電設備以及航電設備，不需要額外的配件和費用，也不需要額外的認證。787標準化飛機交付後即可“投入運營”。雙平視顯示器(HUD)、超大型多功能平板顯示器、雙電子飛行包和電子清單都是標準配置。
雙平視顯示器(HUD):作為基本配置，雙平視顯示器可以讓機長和副駕駛在飛行時對“駕駛艙外的情況”有更多的了解。無論能見度好壞，雙翼機顯示器都可以增強飛機所有階段的安全性，降低最低起飛能見度標準。雙平視顯示器可以使副駕駛在成長為機長的過程中熟練掌握平視顯示器的使用。
雙電子飛行包(EFB):787的雙電子飛行包可以通過觸摸屏、邊框按鈕、光標控制或鍵盤操作。其他航電、飛行管理計算機、通信設備、駕駛艙打印機都有與電子飛行包連接的接口。通過提供標準化的軟件套件，電子飛行包減少了大量的駕駛艙紙質文件。該軟件套件包括各種車載維護功能、性能工具、電子日誌和文件瀏覽器。電子飛行包還保留了各種可選系統，如終端圖和飛機視頻監控，並可以適應未來的改進。