米-24原型的座舱为串列双座，共用一个由平板防弹玻璃构成的座舱盖，但驾驶员在后左，射击员在前右，左右错开的目的是改善驾驶员的前方视界。这时的米-24还是比较容易从外观上看出米-8的渊源来。和米-8/14相比，米-24的主旋翼直径减小，转速加快，这样在不减小升力的情况下减小迎风阻力，提高速度。同时，较小的“翼盘”使等效翼载较小，有利于低空抗阵风性能。但是这样一来，机动性有所损失，尤其在连续机动时容易掉高度。这和固定翼飞机是一样的。米-24采用5桨旋翼，这在同时代的直升机中是罕见的。桨叶数越多，在同样旋翼直径和转速下的升力就越大，或者同样升力下转速可以较低，有利于降低振动和噪音。相比之下，美国的UH-1“休伊”和AH-1“眼镜蛇”是双桨，AH-64“阿帕奇”是四桨，不久前夭折的RH-66“科曼奇”才是5桨。为进一步减小迎风阻力，米-24还是第一个采用可收放起落架的直升机，早期飞行员常常忘记收放起落架，资格越老问题越大，结果用机腹着陆，洋相出大了。米-24的短翼不光便利挂载武器，也是采纳了米-6经验的结果。米-6的短翼在前飞时产生升力，为主旋翼卸载起到很大作用。米-24的短翼在前飞时，可以为主旋翼卸载19-25%。米-24原型的短翼和米-6一样，是水平的。在米-24上，安装尾桨的“垂尾”像一个直立的机翼，在前飞是产生侧向的“升力”，为尾桨卸载。

预定的9M114反坦克导弹系统的进度拖后了，米-24只好用过渡性武器系统替代，反坦克导弹用9M17M（AT-2），机头武器为架在活动支架上的单管12.7毫米机枪。

米-24的原型进度大大提前于计划，69年9月15日进行首飞，从苏共中央和部长会议批准研制到首飞只有一年多的时间，从国防部批准预研也只有两年多的时间，即使从米尔开始构思，也只有三年多的时间，速度是惊人的。

试飞结果表明，米-24的基本设计是符合要求的，但是在飞行中容易发生荷兰滚，在紊乱气流中关闭自动驾驶仪时情况尤其严重。荷兰滚就是在前飞中发生偏航时，由于两侧短翼的迎风气流速度有差别，引起升力差别，导致横滚，飞机就像一片飘落的树叶一样，一面在前进方向上左右扭动，一面绕纵轴横向摇摆。米尔设计局将原本平直的短翼加12度的下反来解决荷兰滚的问题，这和许多上单翼军用运输机采用下反翼是一样道理。早期西方观察家猜测短翼下反是为了减小主旋翼下洗气流在短翼上的作用，这是误解。

试飞中发现的另一个问题，是在强烈侧风中，尤其是在高原和炎热的条件下，尾桨的方向安定作用不够，可能打转转，严重的时候满舵也控制不住。提高尾桨的效用有几个途径，一是增大尾桨功率，但这涉及到主桨和尾桨之间的动力分配和传动系统的问题，比较啰嗦；二是增大尾桨尺寸，这涉及到加长尾撑（tailboom），否则尾桨和主桨要打架，但加长尾撑要改变全机重心，更啰嗦；三就是增加尾桨效率，这就有点讲究了。主桨的旋转方向没有什么讲究，顺时针，逆时针，选定一个就是了。但是尾桨就没有那么自由了。尾桨可以和主桨顺着转，这样尾桨气流的离心方向和主桨的下洗气流方向一致，对主桨产生的升力影响小，但尾桨效率被主桨“吃掉”一点。尾桨也可以和主桨反着转，这样对主桨的升力有一定的影响，但尾桨的效率大大提高。除此之外，尾桨还可以是推式或拉式的。推式的“进气”绕过尾撑，但“排气”的气流场没有任何阻挡，而“排气”是在气流能量较高的一侧，想必之下，拉式的“排气”受到尾撑的遮挡，所以推式的气动效率比拉式的高。米-8的主桨是顺时针旋转的，尾桨是右置推式顺转的，米-24的初始设计继承了这一特点。但在发现尾桨效率不足时，只能牺牲一点主浆升力效率，把尾桨搬到左置，传动系的伞齿轮自然把原本顺转的尾桨变为逆转，尾桨由推式变为拉式带来的效率损失只好没有办法了。米-14/17也作了同样的改动。尽管如此，米-24的方向安定性问题还是没有彻底解决，这个问题一直跟着米-24走遍世界。