Ил-28 отличала рекордная, исключительно низкая себестоимость в серийном производстве: трудоемкость постройки 22-тонного бомбардировщика приближалась по этому показателю к тому, что требовал 5-тонный истребитель. Отличала его также легкость и простота в освоении летным и техническим составом. Последний тезис можно проиллюстрировать такими аргументами: первый вылет опытного образца Ил-28 совершен 8 июля 1948 года, решение о запуске в серию последовало в мае 1949 года, а весной 1950 года уже был создан полк, оснащенный серийными машинами. С.В.Ильюшин получил задание на разработку скоростного реактивного бомбардировщика среднего радиуса действия (с вдвое большими, чем у Ил-28, максимальной боевой нагрузкой и дальностью полета). Тогда приняли необычное решение: при создании Ил-46 (как его назвали) построить для натурной комплексной сравнительной оценки сразу два разных опытных: один с компоновкой, близкой для Ил-28, с прямым крылом, второй - со стреловидным. Действительно, аэродинамическая и конструктивная компоновка Ил-28 отлично себя зарекомендовала в процессе эксплуатации. Эта схема не позволяла достичь заданной максимальной скорости полета (1000 км/ч), но зато обеспечивала достижение большой дальности полета при минимальных геометрических размерах и массе самолета, а значит, существенно более низкой стоимости его изготовления и эксплуатации. Разработку эскизного проекта завершили в октябре 1951 года.

Второй опытный самолет Ил-46С ("С" - со скоростью полета 1000 км/ ч должен был иметь крыло со стреловидностью 35°. Главной его особенностью становилась утолщенная корневая часть для прочности и жесткости и размещения значительной части топлива. На первом опытном, как и на Ил-28, все горючее размещалось в фюзеляже. Стреловидное крыло имеет несколько худшие несущие свойства, чем прямое. Потому его площадь и массу для Ил-46С увеличили. Эскизный проект утвердил Ильюшин в декабре 1951 года. Первый опытный экземпляр Ил-46 представлял собой двухдвигательный цельнометаллический среднеплан с прямым крылом и стреловидным оперением. Внешне очень похожий на Ил-28, "сорок шестой" был существенно крупнее и вдвое тяжелее его. Устанавливались турбореактивные с осевым компрессором двигатели АЛ-5 (другое обозначение ТР-3А) со взлетной тягой 5000 кгс, разработанные под руководством А.М.Люльки. Они располагались под крылом в передних частях гондол, далеко вынесенных также за переднюю кромку плоскости для уравновешивания массы расположенных на большом плече тяжелой двухпушечной подвижной кормовой установки и массы кабины стрелка-радиста с ее тяжелой броней. Горячие газы выбрасывались за заднюю кромку крыла через длинные, пятиметровые выхлопные трубы. Внешний контур двигательных гондол на участке крыла был выполнен с учетом "правила площадей" для снижения интерференционного сопротивления в месте стыка крыла и гондолы.

Основные опоры шасси размещались в нижней части правой и левой гондол двигателей. Это позволило на самолете со средним расположением крыла выполнить стойки основного шасси минимальной высоты (1100 мм). Учитывая нагрузки на основные опоры и базирование машин на грунтовых аэродромах, на каждой опоре установили по два колеса размером 1260х390 мм. Традиционная схема уборки стойки со спаркой таких крупногабаритных колес неизбежно вызвала бы существенное увеличение миделя гондолы. Поэтому на Ил-46 применили оригинальную конструктивную схему основных опор: каждое колесо крепилось к отдельной амортизационной стойке. При уборке шасси эти стойки расходились в разные стороны: внешнее колесо и его стойка убиралось вперед по полету, а внутреннее тоже со стойкой - назад. Колеса поворачивались на 90° и укрывались в обтекателях на нижних частях гондол двигателей. При такой схеме шасси увеличение миделя гондол оказалось минимальным.

Весьма плотной была и компоновка фюзеляжа. В передней и задней его частях располагались герметичные кабины экипажа. Друг за другом устанавливались рабочие места штурмана-оператора и пилота. На правом борту кабины имелся свободный проход, обеспечивающий непосредственное их общение в полете. За кабиной размещались блоки оборудования, а в нижней части фюзеляжа - отсек передней опоры шасси и антенный блок обзорно-прицельной радиолокационной станции. Далее, на участке 14,4 м (59% всей длины фюзеляжа) располагались две группы топливных баков (всего 14, вмещавших до 20,6 тонны керосина), между ними - в районе центра тяжести самолета - бомбоотсек длиной 5,7 м.

За второй группой топливных баков размещался отсек оборудования. В конце фюзеляжа находилась хорошо бронированная гермокабина стрелка-радиста с кормовой подвижной пушечной установкой. Размеры бомбового отсека самолета и его бомбардировочное вооружение обеспечивали внутреннюю подвеску в бомбоотсеке различных бомб или одну общей массой 6000 кг. Нормальный вариант загрузки - 3000 кг. Кормовая подвижная установка Ил-46 с двумя пушками калибра 23 мм повторила все высокие боевые качества установки Ил-К6 от Ил-28, но имела увеличенный боезапас (по 320 снарядов на пушку вместо 225) и существенно, в 1,5 раза, расширенную сферу обстрела в горизонтальной плоскости - до 105° вправо и влево (вместо 70° установки Ил-К6) при вертикальном перемещении до 60° вверх и 40° вниз. Была также усовершенствована оптическая прицельная станция, устанавливаемая на рабочем месте стрелка, что повысило тактические возможности оружия.

Предусматривалось введение в состав оборонительного вооружения радиолокационного стрелкового прицела в дополнение к оптической прицельной станции. Сложная в техническом отношении подвижная дистанционно-управляемая электрогидравлическая кормовая пушечная установка Ил-К8 (как и установка Ил-К6) была разработана не специализированным предприятием, а конструкторским коллективом "стрелковой" бригады вооруженцев ОКБ. Оборону передней полусферы обеспечивали две неподвижные пушки калибра 23 мм, установленные рядом друг с другом на левом борту фюзеляжа под кабиной штурмана. Огонь из них вел пилот. Общая масса брони составляла 880 кг. Самолет мог идти на одном двигателе. Обеспечивалась автономность питания топливом каждого (из передней группы фюзеляжных баков - в правый двигатель, Из задней группы - в левый). Протектирование предотвращало течь при пробоинах. Для защиты от взрывов и пожаров отсеки топливных баков и надтопливное пространство в баках заполнялись нейтральным газом. Устанавливалась система тушения пожара в отсеках двигателей.

На каждое рабочее место подавался кислород, имелось бытовое оборудование. Кресла катапультировались. Прицельное, пилотажно-навигационное и радиосвязное оборудование, противообледенительная система обеспечивали эксплуатацию в любых метеорологических условиях. Предусматривалась возможность установки на бортах фюзеляжа, вблизи центра масс самолета пороховых ракетных ускорителей, сбрасываемых после старта. Устанавливался тормозной парашют. Второй опытный самолет (Ил-46С) отличался от первого только крылом, компоновкой фюзеляжа в месте его стыка с крылом и увеличенной до 7,8 м длиной бомбоотсека. Работы по созданию Ил-46 велись высокими темпами. К началу марта 1952 года первый опытный подготовили к летным испытаниям. Владимир Коккинаки поднимал в воздух все опытные машины Ильюшина; эту - 3 марта 1952 года. Он отметил, что самолет в воздухе держится устойчиво, обладает хорошей продольной и путевой устойчивостью. Управляемость нормальная, в горизонтальном полете легко балансировался во всем диапазоне скоростей до полного снятия нагрузок с органов управления. Легко и просто выполнял все необходимые эволюции - виражи, горки, скольжения, боевые развороты. При установлении скорости до срыва появлялась тенденция к плавному опусканию носа, но не было предпосылок к сваливанию на крыло и входу в штопорное вращение. Ил-46 летел при отключении одного двигателя. Посадка Ил-46 была проста и не имела каких-либо особенностей.

При проведении заводских летных испытаний была достигнута максимальная скорость горизонтального полета - 928 км/ч на высоте 5000 м и максимальная дальность полета - 4845 км с боевым грузом 5000 кг, сброшенным на половине пути. Государственные испытания, проведенные летом 1952 года, подтвердили соответствие летно-технических данных заданным. Ил-46 создавался как альтернатива бомбардировщику Ту-16. В том же 1952 году было принято решение о запуске в серийное производство второго, а работы по программе Ил-46 прекратили, включая и начатую постройку второго опытного Ил-46С со стреловидным крылом.