Во второй половине 60-х годов командование Вооруженных сил СССР приняло решение снять с вооружения выслужившие свой срок гусеничные артиллерийские тягачи АТ-П. В целях снижения стоимости разработки с нуля новой машины, специалисты проанализировали возможности приспособления к нуждам армии тягачей, уже эксплуатировавшихся в народном хозяйстве страны. Наиболее подходящим для этой цели оказался легкий транспортер МТ-Л, для которого следовало разработать лишь бронированный корпус. В целом же большинство узлов и механизмов оставались без изменений. Новая машина стала называться многоцелевым бронированным гусеничным тягачом и получила обозначение МТ-ЛБ. Корпус МТ-ЛБ сварен из стальных плит небольшой толщины, обеспечивающих защиту от огня лишь легкого стрелкового оружия. Таким образом, за счет защищенности удалось выдержать боевую массу машины на сравнительно невысоком уровне - 9,7 т. При длине корпуса 6 454 мм, ширине 2 150 и высоте 1 450 мм машина имеет довольно обширное внутреннее пространство. Особых проблем не возникло и с обеспечением плавучести МТ-ЛБ. Внутри корпус машины делится на несколько отделений: трансмиссионное, управления, моторное, транспортно-грузовое. Трансмиссионное отделение находится в передней части машины. В нем смонтированы коробка передач и механизм поворота, составляющие единый блок, бортовые передачи и элементы системы смазки. Доступ к трансмиссии обеспечивава крышка на верхней передней бронированной плите.

Отделение управления расположено сразу же за трансмиссионным и отделено, от него перегородкой из броневой стали. В нем размещаются два сиденья - механика-водителя (слева) и командира (справа). Обзор механику-водителю обеспечивают лобовое окно, которое при необходимости закрывается стальной защитной крышкой, и три обогреваемых перископа. Над сиденьем в крыше корпуса имеется люк, через который механик-водитель садится в машину и выходит из нее. Сидящий рядом командир машины обслуживает пулемет калибра 7,62 мм, установленный в маленькой башенке кругового вращения, расположенной справа и впереди на крыше корпуса. Наблюдение за местностью командир ведет через такое же окно, что и механик-водитель, а так же через три перископа и прибор наблюдения и прицеливания, находящийся в башенке. В машину он попадает через люк, расположенный в крыше корпуса между люком механика-водителя и вращающейся башенкой. Между сиденьями механика-водителя и командира под специальным защитным кожухом находится промежуточный редуктор и вал отбора мощности на блок коробка передач-механизм поворота. Моторное отделение занимает часть корпуса за отделением управления вдоль левого борта машины. В нем установлен двигатель с некоторыми элементами вспомогательных систем, а также главный фрикцион. Доступ к двигателю обеспечивается через съемную панель в крыше корпуса.

Транспортно-грузовое отделение занимает кормовую часть корпуса и сообщается с отделением управления лазом, тянущимся вдоль правого борта машины рядом с моторным отделением. Транспортно-грузовое отделение рассчитано для транспортировки четырех солдат или 2500 кг груза (при сложенных спинках сидений десанта). Вход и выход (погрузка и разгрузка) происходят через две двери в кормовой стенке машины или через два люка в крыше корпуса. Солдаты десанта, находящиеся внутри МТ-ЛБ, могут вести огонь из штатного оружия через стрелковые амбразуры в боковых стенках (в каждой стенке по одной амбразуре). Тягач МТ-ЛБ оснащен 8-цилиндровым 4-тактным дизельным двигателем жидкостного охлаждения ЯМЗ-238В, развивающим мощность 192 кВт, что позволило достичь высокого для 60-х годов показателя удельной мощности - 19,0 кВт/т. Радиатор системы охлаждения находится в моторном отделении, а поток охлаждающего воздуха, поступающего снаружи, регулируется с помощью жалюзи в левой стенке корпуса. Ходовая часть МТ-ЛБ состоит из двенадцати опорных катков, двух ведущих колес, двух направляющих колес заднего расположения и двух гусениц. Опорные катки выполнены из алюминиевого сплава. Между ступицей и внешним кольцом с резиновым бандажом каждого катка приварены два диска, образующие внутреннюю воздушную камеру, которая увеличивает плавучесть машины. Ведущие колеса, расположенные в передней части корпуса, имеют съемные зубчатые венцы, что облегчает их замену при чрезмерном износе. Механизм натяжения гусениц размещается внутри корпуса. Регулировка натяжения гусениц также осуществляется изнутри машины. Гусеничные траки соединяются пальцами открытого типа (без уплотнений между пальцами и отверстиями в траках). Каждый трак имеет два направляющих гребня.