Центральную часть фюзеляжа занимала вместительная грузовая кабина с задним отсеком, переходящим в хвостовую балку. Длина кабины - 12,1 м (с трапом - 15м), ширина - 3,2 м, а высота изменялась от 2,95 до 3,17 м. Как подтвердили макетные испытания, габариты кабины позволяли перевозить все виды перспективной военной техники массой до 20 т, предназначенной для оснащения мотострелковой дивизии, такие как боевая машина пехоты, самоходная гаубица, бронированная разведывательная машина и т.п. Загрузка техники осуществлялась своим ходом через грузовой люк в хвостовой части фюзеляжа, оснащенный двумя раскрывающимися боковыми створками и опускающимся трапом с подтрапниками. Управление трапом и створками было гидравлическим. Для механизации погрузочно-разгрузочных работ грузовая кабина оборудовалась двумя электролебедками ЛГ-1500 и тельферным устройством, обеспечивающим загрузку, выгрузку и транспортировку вдоль кабины грузов до 5 т, а также затягивание колесной несамоходной техники. Загрузка пассажиров или легких грузов могла производиться, кроме того, через три двери-трапа по бортам фюзеляжа. В десантном варианте Ми-26 перевозил 82 солдата или 68 парашютистов. Специальное оборудование позволяло в течение нескольких часов превращать вертолет в санитарный для транспортировки 60 раненых на носилках и трех сопровождающих медработников. Крупногабаритные грузы массой до 20 т можно было перевозить на внешней подвеске. Ее агрегаты были расположены в конструкции силового пола, благодаря чему не требовался демонтаж системы при перевозке грузов внутри фюзеляжа. Сзади грузового люка фюзеляж плавно переходил в хвостовую балку с профилированной концевой балкой-килем и стабилизатором.

Под грузовым полом фюзеляжа были размещены восемь основных топливных баков общей емкостью 12000 л. В перегоночном варианте в грузовой кабине Ми-26 могли устанавливаться еще четыре дополнительных бака общей емкостью 14800 л. Сверху, над грузовой кабиной, располагались отсеки двигателей, главного редуктора и двух расходных топливных баков. На входах в воздухозаборники двигателей были установлены грибовидные пылезащитные устройства. Расходные топливные баки и двигатели защищались броней.

Параллельно с отладкой макета в ОКБ шло рабочее проектирование частей и деталей конструкции Ми-26 и стендов для их испытаний. Желание создать новую машину, соответствующую мировым стандартам, побудило конструкторов разработать новые комплексные методы расчетов, создать десятки новых программ, выполнить огромный объем исследований по оптимизации принимаемых решений. Никогда еще постройке натурного образца не предшествовал такой объем предварительных расчетов, исследовательских работ и стендовых испытаний. Для изучения и моделирования характеристик устойчивости и управляемости новой тяжелой машины на МВЗ создали специальный пилотажный стенд, использовавшийся летчиками также в качестве тренажера.