Được biết, phần chiến đấu đầu tiên của tên lửa vẫn có khả năng nổ cao, và phần thứ hai đó là một đầu đạn chùm. Truyền thông Ukraine lưu ý rằng lần hiện đại hóa này đã là thứ tư được ghi nhận với tên lửa Kh-101.
Cụ thể phiên bản 1.0 có ống kính quang học đơn; phiên bản 2.0 có hệ thống quang học với ba thấu kính, được trang bị trạm tác chiến điện tử và hệ thống ngắm bắn lưỡng cực.
Trong khi đó các cải tiến sau tập trung vào đầu đạn, cụ thể phiên bản 3.0 có đầu đạn tăng cường với trọng lượng gấp đôi và phiên bản 4.0 sử dụng đầu đạn kép.
Moskva có thể lắp đặt đầu đạn thứ hai bằng cách giảm thể tích thùng nhiên liệu, điều này ảnh hưởng lớn đến tầm bắn của tên lửa. Tuy nhiên xét đến khoảng cách phóng vào các mục tiêu trên lãnh thổ Ukraine, việc giảm tầm bắn không phải là điều quan trọng.
Đạn con bên trong tên lửa hành trình Kh-101 được tìm thấy.
Kh-101 là tên lửa hành trình chiến lược được phát triển bằng công nghệ tàng hình, phiên bản mang đầu đạn hạt nhân có chỉ số Kh-102.
Vũ khí trên được phát triển từ năm 1995 và chính thức thông qua vào năm 2013. Phương tiện mang phóng tên lửa là máy bay ném bom chiến lược Tu-95MSM (8 tên lửa ở giá treo bên ngoài) và Tu-160 (12 tên lửa ở khoang bên trong).
Tên lửa Kh-101 sử dụng hệ thống dẫn đường quán tính kết hợp với hiệu chỉnh quang - điện tử, nó sẽ kích hoạt đầu dẫn đường trong giai đoạn cuối của hành trình.
Ở trạng thái hành quân, động cơ hai mạch turbine phản lực model P95TM-300 được đặt bên trong, các cánh gập dưới tên lửa, phần đuôi cũng được gập lại.
Sau khi phóng, động cơ được kéo dài ra khỏi thân tên lửa cùng với phần đuôi được triển khai. Tầm bay tối đa của Kh-101 là 5.500 km, đạn có thể thay đổi mục tiêu một cách đơn giản trong suốt chuyến bay.
Tên lửa hành trình Kh-101 được phóng đi từ máy bay ném bom Tu-95MSM.