На этой модификации сохранилось все лучшее, что было у базовой машины. Конструктивное отличие Ка-126 от предшественника заключается, в основном, в силовой установке и несущей системе. Произошли также изменения в бортовом оборудовании, в компоновке кабины пилота, в повышении маневренности машины и в упрощении ее эксплуатации. В рамках СЭВ вертолет Ка-126 планировалось производить в Румынии.

Необходимо отметить, что новая машина наилучшим образом учитывала замечания и пожелания, как отечественных, так и зарубежных эксплуатантов. Отсутствие на Ка-126 мотогондол на концах пилонов и размещение двигателя вблизи центра масс аппарата уменьшили его момент инерции относительно вертолетной оси. Это улучшило маневренность, особенно у земли и в ограниченном пространстве при выполнении разворотов.

Замена поршневых двигателей на турбовинтовой упростила техническую эксплуатацию вертолета и уменьшила себестоимость выполняемых им работ, в том числе и за счет повышения топливной эффективности силовой установки с одним двигателем. Более высокая мощность ТВД, по сравнению с суммарной мощностью поршневых двигателей у предшественника, позволила увеличить загрузку химикатов в сельскохозяйственном варианте. Одновременно его максимальная скорость возросла со 170 до 190 км/ч.

Сельхозоборудование, установленное на Ка-126, модернизировано с учетом опыта эксплуатации Ка-26, что повысило его надежность, упростило обслуживание и улучшило качество авиационно-химических работ. Съемная транспортная кабина Ка-126, в отличие от предшественника, имела на боковых стенках аварийные люки.

На базе Ка-126 разработали экспортную модификацию Ка-128 под французский газотурбинный двигатель "Ариэль ID1" мощностью 730 л.с. Данная модификация, по сравнению с Ка-126, имела большие на 10 км/ч скорость, статический потолок - на 600 м и дальность на 50 км. Достигнуть этого планировалось за счет лучших удельных параметров двигателя.

ОКБ Камова построило три опытных Ка-126 для заводских и сертификационных испытаний. В Румынии собрали 12 серийных машин. Первый полет вертолета Ка-126 румынского производства состоялся 31 декабря 1988г. Первые 10 серийных вертолетов, получивших обозначение IAR Ка-126, были построены в 1991г. на заводе фирмы "IAR" в г. Брашов. Однако с развалом СССР и известными событиями в Румынии производство их прекратилось, о чем приходится лишь сожалеть.

Конструкция вертолета в основном такая же, как у Ка-26, с широким использованием композиционных материалов. Улучшены аэродинамические формы за счет удаления гондол двигателей, ГТД расположен сверху фюзеляжа, сопло отогнуто вверх. В систему трансмиссии включен инерционный накопитель энергии с двумя маховиками противоположного вращения, вращающимися со скоростью 24800 об/мин и обеспечивающими возможность продолжения полета в течение 40с при аварии двигателя. В носовой части кабины установлен воздушный фильтр. Лопасти несущих винтов снабжены электротермической противообледенительной системой.

Силовая установка Ка-126 состоит из одного турбовального ГТД ТВO-100, со свободной турбиной, разработанного на Омском моторостроительном КБ, со взлетной мощностью 530кВт и крейсерской мощностью 343кВт. Двигатель имеет модульную конструкцию, два осевых и один центробежный компрессор, кольцевую камеру сгорания и двухступенчатую турбину. Степень повышения давления 9.2; скорость вращения выходного вала 6000 об/мин. Длина двигателя 1.275м, ширина 0.78м, высота 0.735м, масса сухого двигателя 160кг.

На вертолете установлен усовершенствованный главный редуктор ВР-126М, двухступенчатый, планетарный, с зубчатыми передачами с зацеплением Новикова, обеспечивает привод соосных несущих винтов и агрегатов; разработан для однодвигательных вертолетов Ка-126 и Ка-128 и двухдвигательного Ка-226.