«Мста-С» предназначена как для уничтожения тактических ядерных средств, артиллерийских и минометных батарей, танков и другой бронированной техники, противотанковых средств, живой силы, средств ПВО и ПРО, пунктов управления, так и для разрушения полевых фортификационных сооружений и препятствования маневрам резервов противника в глубине его обороны. Она может вести огонь по наблюдаемым и ненаблюдаемым целям с закрытых позиций и прямой наводкой, включая работу в горных условиях (подъем орудия до +50°). При стрельбе используются как выстрелы из боеукладки, так и подающиеся с фунта, без потери в скорострельности.
"Мста-С" разработана по компоновочной схеме с задним расположением моторно-трансмиссионного отделения. Отделение управления находится в передней части корпуса по его продольной оси, а боевое отделение занимает среднюю часть корпуса. Здесь установлена массивная бронированная башня кругового вращения, в которую установлен ствол 152-мм буксируемой гаубицы 2А64 длиной 40 калибров. Сильно выступающая назад корма позволяет механизму подачи боеприпасов забирать выстрелы извне установки и направлять их прямо в автомат заряжания. В том случае, если эта возможность не используется, устройство автоматического выбора выстрела и заряжания забирает снаряды непосредственно из штабелей в кормовой части башни; боевая скорострельность в этом случае составляет до восьми выстрелов в минуту.
Бронированный корпус САУ по конструкции и геометрии подобен корпусу танка Т-72, за некоторыми исключениями. Так, бронирование самоходки более слабое, чем у танка. Поскольку оно должно обеспечивать защиту экипажа, вооружения, боезапаса и оборудования только от бронебойных пуль и осколков, лобовая часть не имеет комбинированного бронирования и сделана из обычной гомогенной бронестали. Верхний (подбашенный) лист корпуса рассчитан под погон диаметром 2444 мм, а нижняя часть корпуса отличается в связи с применением в подвеске торсионных валов и балансиров от танка Т-80. В корпусе смонтированы двигатель, трансмиссия, приводы управления и подвеска.
Двигатель — марки В-84А. Это У-образный 12-цилиндровый высокоскоростной 4-тактный дизель жидкостного охлаждения мощностью 840 л.с., способный работать на шести видах топлива. Его коробка передач имеет семь передач переднего хода и одну заднего. (Может быть установлен также двигатель В-46-6, задросселированный до 780 л.с.) Электрооборудование включает в себя четыре аккумуляторные батареи напряжением 27 В.
Ходовая часть САУ аналогична танковой (Т-80) и состоит (применительно к одному борту) из шести опорных катков, направляющего колеса с механизмом натяжения гусеницы, ведущего колеса со съемными зубчатыми венцами и пяти поддерживающих роликов. Подвеска независимая с длинными торсионами, из-за чего соответствующие катки правого и левого бортов расположены не соосно (катки левого борта смещены вперед на 110 мм). Первый, второй и шестой катки имеют регулируемые телескопические амортизаторы, стопорящиеся во время стрельбы для гашения колебаний. При этом отпадает необходимость в использовании стабилизирующих сошников, что выгодно отличает «Мсту» от зарубежных аналогов. Гусеница шириной 580 мм, оснащенная резинометаллическими шарнирами и обрезиненной беговой дорожкой, тоже заимствована у Т-80.