212A型的艦體以高強度低磁不鏽鋼製造，全艦分隔為四個艙區；由於優異的焊接技術、結構設計以及材料技術，使本級艦的艦體擁有極佳的耐壓能力以及耐衝擊力，能增加潛航深度以及抵抗反潛武器的爆震。
212A型潛艇採用葉卷型船型，艦體構造融合單殼與雙殼設計，前部船體採用單殼結構，後段則為了容納燃料電池儲氫容器而使用雙殼結構，此外耐壓殼上部還有一層非水密的上部構造，由艦首一路延伸至艦尾 ；相較於一般純單殼設計，複合型以管狀的單一耐壓殼為主體，在其外附加部分外殼，與內部耐壓殼之間形成非水密的自由流水空間，能將一些不需要特別保護、能直接與海水接觸的設備設置在這些地方，而不去佔用耐壓殼內部的寶貴空間。
212A型採用比較罕見的X型尾翼；無論是水平或垂直方向的航向改變，X尾翼的四個舵面都會參與，而傳統十字尾翼在垂直或水平控制時各只有兩個舵面參與，所以X尾翼的等效舵面積較高，換言之能在面積比較小的情況下獲得與十字尾翼相同的舵面積，所以長度可以不超過潛艇輪廓的橫斷面，故適合在淺海執行任務，無論在航行、坐底或靠泊時都比較不容易讓尾翼與其他物體碰撞而造成損傷。
212A型是全世界第一種採用燃料電池-柴電動力系統的潛艇。212A型首艦U-31號的燃料電池為西門子的第一代實用化PEM燃料電池，由9組PEM燃料電池單元、兩個14噸的液態氧儲存槽以及氫儲存容器組成，每組PEM單元可輸出34kW，九組PEM加起來的總功率達306kW，使U-31能以5節以下的低速在水下連續潛航二至三週。
除了AIP之外，212A型潛艇仍設一般的柴油電力推進機組，主機為一具用於水面高速航行或為燃料電池充電的MTU 16 V-396柴油機，可輸出4200匹馬力，水下航行的動力來源則為一具新型西門子永磁電動機，輸出功率達2420軸馬力 。212A型的鉛酸蓄電池安裝於艦體前段的甲板，用於提供潛航所需的動力；這些鉛酸電池由Piller公司的發電機負責充電，充電速度極快。
水下偵測部分，本級艦配備STN Atlas Elektronik DBQS-40主/被動聲納系統，整合有艦首環形中頻被動陣列聲納、FAS-3側面中/低頻被動陣列聲納、TAS-3低頻拖曳陣列聲納、被動測距聲納 、環形聲納訊號接收警告器等，功能完備而且涵蓋面佳；至於意大利的212A型潛艇則配備STN Atlas Elektronik的CSU-90整合水下聲納系統，是DBQS-40的輸出型號。
水面偵測部分，212A型帆罩內的伸縮桅杆群包括一具平面搜索雷達、一具光電偵搜潛望鏡、一具光電攻擊潛望鏡以及一具電子戰系統。SERO-14光電搜索潛望鏡整合有紅外線熱影像儀、光學測距瞄準儀、GPS全球定位系統等，而SERO-15則整合有光學瞄準儀與激光測距儀；此外，艦上的導航定位裝備還包括衛星導航定位系統、無線電綜合導航系統、水下計程儀以及測深測冰儀等等。
本級艦的戰鬥系統發展自MSI-90U基本武器指揮控制系統，此係統採用全分散架構，與各作戰裝備高度整合， 利用高性能資料總線將艦上的武器系統、聲納以及導航等連結在一起運作；而意大利的212A型則配備名為整合感測水下系統的ISUS-90-20戰鬥系統。212A型艦首下方有六具533mm魚雷管，除了魚雷管內預先裝填的6件武器之外，艦上還儲存有12件備射武器，並能快速進行再裝填。
這些魚雷管配備具低音設計的水壓彈射系統，不僅能使用魚雷，也可以發射水雷與導彈。212A型使用新型DM2A4海鱈四型重型線導魚雷，此外也能在艇身外加裝水雷布放箱。為了反制來襲的魚雷。212A型配備TAU-2000魚雷對抗系統，由艦上的戰鬥系統自動控制。TAU-2000包括四具投射系統，每具最多能安裝10個發射管，使用的彈藥包括反魚雷誘餌、噪音干擾器等等，能發射多個誘餌來反制使用反覆攻擊模式的魚雷。
集新時代傳統動力潛艇最先進科技於一身的212A型成為德國優良潛艇血統的傳承者。然而，作為燃料電池AIP的先驅者，212A型潛艇也需承擔若干隱憂與風險，實用性仍待時間的檢驗。
