Самолет предназначен для парашютного и посадочного десантирования личного состава, военной техники, грузов, топлива, контейнеров. За счет усиления его основных конструктивных элементов (планер, шасси) увеличена максимальная взлетная масса и транспортная нагрузка.

Ил-76МД-М - это новая модернизация строевого самолета Ил-76МД. На самолете установлено много нового оборудования, новый навигационный комплекс "Купол-3" (разработанный санкт-петербургской холдинговой компанией "Ленинец", аналогичный тому, который  уже испытан на самолете Ил-76МД‑90А), новые системы, которые позволяют качественно улучшить характеристики самолета при выполнении как транспортных, так и боевых полетов при непосредственном обеспечении перевозок войск и военной техники.

Пилотажно-навигационный комплекс "Купол-3" включает в себя так называемую "стеклянную" кабину. Она включает в себя новое информационно- управляющее поле с жидкокристаллическими индикаторами. В состав комплекса входит система предупреждения о столкновениях с землей и в воздухе, новый метеорадар, современный навигационный радар, обеспечивающий работу как по данным GPS, так и ГЛОНАСС, другое оборудование.

На самолет установлен новый бортовой комплекс обороны "Президент", которого не было раньше (одновременно демонтируется кормовая оборонительная стрелковая установка). Комплекс обороны позволит обеспечивать защиту от всех средств поражения, которые сейчас имеет на вооружении "вероятный" противник. Так новый БКО способен отвести от самолета не только ракеты с тепловыми, но и радиолокационными головками самонаведенияю

Установленная в носовой части кабины оптико- электронная визирная система позволяет наблюдать за площадками десантирования, за любыми объектами как в инфракрасном диапазоне, так и в оптическом диапазоне. Кроме того, на самолете Ил-76МД-М установлена спутниковая система навигации, которая удовлетворяет всем требованиям и правилам полетов как на российских воздушных трассах, так и на зарубежных - существующих и перспективных.

Модернизированный самолет Ил-76MД-M сохраняет старые двигатели Д-30КП, которые дорабатываются с целью продления их ресурса. Работы по модернизации должны довести бортовое оборудование самолета до уровня оборудования вновь строящихся Ил-76МД-90А. Общий срок службы самолета продлевается на 15 лет. Согласно требованиям Министерства обороны, стоимость модернизации Ил-76МД в вариант Ил-76MД-M должна составить только треть стоимости самолета Ил-76МД-90А новой постройки.

Ил-76МД-М сохранил мощную механизацию крыла и многоколесное шасси с высокоэффективной системой торможения, что позволяет осуществлять взлет и посадку на грунтовые полосы. Самолёт имеет герметизированную грузовую кабину и грузовую рампу для обеспечения удобства погрузки-разгрузки и парашютного десантирования личного состава и перевозимых грузов. В грузовой кабине возможна установка трёх пассажирских модулей, выполненных в виде стандартных грузовых контейнеров.

В марте 2018 года первый модернизированный Ил-76MД-M был передан ВКС России. К 2020 году запланирована модернизация 41 самолета Ил-76МД.