N1高105米(345英尺)，在高度，質量和有效負載上僅次於世界第壹的土星五號。N1-L3方案采用五級推進，前三級將飛船送入地球軌道，其余兩級用於地月推進。 加滿燃料滿載情況下，N1-L3重2788噸(6.1百萬磅)。 下面三級呈截錐體形，最下部直徑約10米，這是受箭體內燃料箱形狀的限制，壹個較小的球形煤油箱在上部，較大的液氧箱在下部。上部分呈圓柱形，直徑4.4米。
第壹級A段，由30臺NK-15發動機驅動，發動機排成兩個環，外環24臺，內環6臺。這些發動機都是分級燃燒循環的先例。 控制系統基於發動機的差動節流，外環應付傾斜和偏轉，安裝在框架內的六個用於應付滾動。A段還裝有四個柵格翼，這種平衡裝置後來用在了蘇聯的空空導彈設計上。 A段總***產生4620噸（1000萬磅力）的推力，遠遠超出土星五號的3469公噸（765萬磅力）的推力。
第二級B段，由8臺NK-15V發動機驅動，也排列成環形。NK-15V與15的區別就是吊鐘形渦流室和高空發動機性能。 上面級V段，裝了4臺更小的NK-21發動機，排列成矩形。
在N1的研制過程中，不斷有各種發動機改進方案。將第壹級的NK-15改進為NK-33，將第二級發動機改進為NK-43，後面三級采用NK-31，改進後的NI被成為N1F，然而直至登月計劃結束，這種改進型都沒有試飛過。
比起土星五號，N1雖然推力更大， 但它只能將95噸的物體送入低地球軌道，而土星五號可以運送130噸物體。這是由於N1全箭都以煤油做燃料，而美國對氫氧燃料的研究起步早，使得土星五號設計時選用了比較成熟的氫氧發動機，以此獲得了較高的效率。