В первой половине 80-х гг. ХХ века конструкторское бюро Горьковского автозавода во главе с главным конструктором А. Масягиным вело разработку нового бронетранспортёра ГАЗ-5903, продолжавшего конструктивный ряд БТР-60 и БТР-70. Этот бронетранспортёр был принят на вооружение Советской Армии в 1986 г. и в том же году был запущен в серийное производство на Арзамасском машиностроительном заводе под обозначением БТР-80.

БТР-80 разработан по той же компоновочной схеме, что и его предшественники: в передней части корпуса находится отделение управления, за ним десантное отделение и в кормовой части корпуса - моторно-трансмиссионное отделение.

Герметичный, полностью закрытый корпус бронетранспортёра сварен из катаных стальных броневых листов, расположенных с большими углами наклона к вертикали. Он защищает экипаж и десантников от пуль ручного стрелкового оружия клибра 7,62 мм, а лобовая броня - от пуль калибра 12,7 мм.

В отделении управления оборудованы места механика-водителя (у левого борта) и командира машины. В их распоряжении находятся перископические приборы наблюдения ТНП-Б и командирский прибор наблюдения ТКН-3.

За местами механика-водителя и командира установлены одноместные сиденья одного из пехотинцев десанта и стрелка башенной пулемётной установки. Основное вооружение БТР-80 состоит из 14,5-мм пулемёта КПВТ и спаренного с ним 7,62-мм пулемёта ПКТ. Пулемёты установлены в конической башне с углами наведения 360° по горизонтали и от -4° до +60°. Для освещения целей при стрельбе ночью на консоли пулемётной установки смонтирован осветитель ОУ-3ГА2М. На башне также установлены дымовые гранатомёты для стрельбы гранатами 3Д6.

Основная часть десанта - шесть мотострелков - располагается лицом к борту на двух сиденьях, смонтированных вдоль продольной оси корпуса. Для ведения десентниками стрельбы в бортах корпуса имеется семь амбразур, выполненных с разворотом по курсу. Две амбразуры предназначены для стрельбы из пулемётов. Амбразуры снабжены шаровыми опорами, позволяющими стрелять без разгерметизации десантного отделения на заражённой местности, так как фильтровентиляционная установка создаёт внутри корпуса некоторое противодавление. Кроме амбразур в бортах и лобовом бронелисте, имеется по одной амбразуре в бронированных люках крыши деснтного отделения. Через полуоткрытые люки можно вести стрельбу по противнику на склонах гор.

Кроме двух люков в крыше корпуса, для посадки и спешивания десанта используются двустворчатые двери на обоих бортах бронетранспортёра. Одна створка двери откидывается вверх, а другая спускается вниз и образует подножку, благодаря чему в случае необходимости посадка и спешивание десанта могут производиться при движении машины.

Важным фактором повышения живучести БТР-80 на поле боя стало использование вместо пожароопасных карбюраторных двигателей V-образного восьмицилиндрового дизельного двигателя КамАЗ-7403 с жидкостным охлаждением и турбокомпрессорным наддувом. При 2600 об./мин. он развивает максимальную мощность 260 л.с. С 1993 г. БТР-80 выпускается с двигателем ЯМЗ-238М2 мощностью 240 л.с., который выполнен в виде единого блока со сцеплением и коробкой передач и размещён в моторно-трансмиссионном отделении в кормовой части корпуса. Здесь же установлены водяные и масляные радиаторы, теплообменники, маслоохладитель коробки передач, предпусковой подогреватель двигателя двигателя, водомётный движетель, водооткачивающий насос, фильтровентиляционная установка, топливные баки, генераторы и другое оборудование.

Ходовая часть БТР-80 выполнена по традиционной для этого семейства машин колёсной формуле 8х8 с двумя парами передних управляемых колёс. Несмотря на применение в силовой установке одного двигателя вместо двух, оригинальная конструкция раздаточной коробки позволила использовать в БТР-80 с незначительными изменениями многие узлы и детали его предшественника - БТР-70. Это способствовало быстрейшей организации производства бронетранспортёра и освоению его в войсках.

На бронетранспортёре БТР-80 использована индивидуальная торсионная подвеска. На колёсах установлены бескамерные шины сверхнизкого давления, имеется центральная система регулирования давления воздуха в шинах, благодаря чему БТР-80 обладает проходимостью, сравнимой с проходимостью гусеничных машин.

На колёсах бронетранспортёра могут устанавливаться также пулестойкие шины КИ-80 или КИ-126, позволяющие при многократном простреле их пулями всех калибров и полном отстутствии в них давления воздуха пройт иещё несколько сотен километров.

Благодаря использованию мощного дизельного двигателя, БТР-80 обладает высокими скоростными характеристиками. При движении по шоссе он развивает скорость 80-90 км/час.

Бронетранспортёр плавающий, движение на плаву со скоростью 10 км/час осуществляется за счёт водомётного движетеля.

В состав оборудования БТР-80 входят радиостанция Р-123М и танковое переговорное устройство Р-124 (на машинах более позднего выпуска установлено устройство Р-174), средства защиты от ОМП (в том числе фильтровентиляционная установка, прибор радиционной разведки ДП-3Б и прибор химической разведки ВПХР), автоматическая противопожарная система и лебёдка для самовытаскивания.