Пр. 11437 разрабатывался Невским ПКБ под руководством Л.В. Белова, а затем Ю.М. Вар- фоломеева. Корабль должен был стать первым отечественным авианосцем с ядерной энергетической установкой. Он предназначался для придания боевой устойчивости ракетным подводным лодкам с баллистическими ракетами, группировкам надводных кораблей и морской ракетоносной авиации во всех районах Мирового океана; завоевания превосходства в воздухе в районе группировки флота; нанесения ударов по надводным кораблям и подводным лодкам противника. Кроме того, авианосец должен был обеспечивать целеуказание разнородным силам флота и высадку войск морского десанта. Благодаря большому водоизмещению, Ульяновск имел увеличенные (по сравнению с пр. 11436) размеры полетной палубы и две паровые катапульты, установленные в дополнение к трамплину. Это позволяло сократить временные характеристики группового взлета самолетов с него до уровня, достигнутого на американских авианосцах типа Nimitz. Одновременно была усилена конструктивная защита корабля. В принципе, она повторяла конструктивную защиту ТАВКР пр. 11435, но при этом была увеличена протяженность ПТЗ и изменена, в сторону усиления, конструкция средней противоторпедной переборки. Значительно повысили эффективность защиты погребов боезапаса, цистерн хранения авиационного топлива и ряда боевых постов.
Корабль (как и пр. 11345) имел свободную от носа до кормы полетную палубу, трамплин для взлета самолетов, бортовые самолетоподъемники и аэрофинишеры. Стальной корпус корабля, выполненный в основном из броневой стали, на всем протяжении имел двойное дно. Непотопляемость обеспечивалась при затоплении пяти смежных отсеков общей длиной не менее чем 20% длины корабля.
Надстройка («остров») насчитывала 13 ярусов и имела высоту 32 м. По общей архитектуре она повторяла надстройку пр. 11435 и устанавливалась на спонсоне, что увеличивало ширину полетной палубы и повышало безопасность посадки самолетов.
Оба реактора с соответствующим оборудованием размещались в одном отсеке поборт- но. Реакторный отсек по диаметральной плоскости корабля делился на две части водонепроницаемой переборкой. В корму от этого отсека находились два машинных отделения, в которых устанавливались четыре ГТЗА, из них два носовых работали на наружные гребные валы, а два кормовых -на внутренние. Электростанции располагались в нос и в корму от отсеков главной энергетической установки.
Для подачи авиационного боезапаса из погребов имелось 12 лифтов. Посадка самолетов производилась на аэрофинишеры в кормовой части полетной палубы. ПКР «Гранит» размещались так же, как и на пр. 11345.