东风21的两级固体发动机采用聚丁二烯复合推进剂和低合金高强度钢壳体。发动机矢量控制，一级为摆动喷管方案，二级采用液体二次喷射控制方式。为了提高导弹的打击精度，精确控制二级发动机按指令关机，在二级发动机前封头上采用三个反向喷管，以实现推力终止，并提供头体分离的反向推力。制导系统采用平台─计算机方案，其中惯性平台采用小型化三轴液浮陀螺。
东风-21导弹的弹头继承自巨浪一号潜地导弹。由于潜地导弹受体积和尺寸的限制，弹头要求小型化。在二机部核武器研究院的密切配合下，七机部一院14所先后解决了外形选择、结构与防热设计以及参数测量方面的技术，研制成功中国第一个轻小型热核弹头，在导弹弹头设计技术方面达到了新的水平。1974年，该型号核战斗部成功进行了全当量核试验。
导弹地面设备
导弹地面设备由导弹储存、发射准备和发射所需的各种装备和设施组成。它是导弹武器系统的重要组成部分
东风-21是地面车载弹道导弹，导弹车储存，竖起，发射三位一体(TEL)。每组TEL另配5辆后勤车辆保障。其主要任务是完成导弹储存、防护、运输、转载、头体对接、起竖、供气、供电、液体推进剂加注、测试、瞄准、发射、发射控制等各项作业，并按要求将导弹发射出去。中国早期的导弹发射方式，属于初级的区域公路机动发射方式。其后，相继采用了地下井储存和井下热发射，地下井储存和地面发射，公路网区域快速机动发射等多种发射方式，使导弹武器系统的生存能力和作战反应速度得到很大提高。此外，根据固体地地导弹的使用要求，还设计了带有大功率发电机组的电源车、配电车和局部空调补气车、发射控制车、瞄准车和自动化测试车等，形成了固体地地导弹的成套地面设备。为提高导弹作战指挥的自动化水平，科技人员运用电子计算机技术，研制了指挥监控系统，并参加了固体地地导弹的飞行试验，证明达到了预定的战术技术要求。
导弹发射流程
按预定的发射程序，车辆依次进入发射阵地，迅速展开地面设备，起竖导弹，在完成平台调平、瞄准和射击诸元装订等各项准备工作之后，即可实施导弹发射。由于从设计上和发射程序安排上都千方百计地减少导弹在发射阵地上的操作项目，该导弹武器系统从车辆进入阵地起，能够在较短时间内完成发射任务。 平时，东风-21的TEL储藏在深山和地下的洞库中，战时拉到预定发射阵地进行发射。其展开程序依次为，各型车辆进入阵地，启动地面设备，竖起导弹，完成平台调平，瞄准及射击诸元准备后，导弹即可发射，准备时间大致在10到15分钟以内。发射采冷射(Cold-Launched)，先以燃气动力将导弹推离发射筒，当导弹离地20米时，火箭再点火加速升空。根据公开的资料，到目前为止，二炮总共有至少有4处东风-21基地，分别是驻守吉林通化的第一军第406旅，配16组发射车，安徽安庆的第二军410旅，云南楚雄和建水(8组)的第三军第402，408旅。负责对台任务的南京战区自1996年以来在福建和云南又开辟了多处导弹发射阵地。
