Винтовка NTW-20 построена на основе традиционной схемы с ручным перезаряжанием и продольно скользящим поворотным затвором. Запирание канала ствола осуществляется шестью боевыми упорами затвора. Большое количество боевых упоров затвора создает большую поверхность трения, и для облегчения процесса перезарядки затворная группа оборудована рычагом открывания затвора. Для этого же рукоятка, расположенная в торце затвора, чуть повернута вперед.
Питание осуществляется из горизонтально располагающихся отъемных коробчатых магазинов на 3 патрона, вставляемых в приемник винтовки слева.
Основное отличие этой винтовки от других — наличие в конструкции мощного откатного механизма, сконструированного по типу артиллерийских систем. Механизм распределяет по времени мощный импульс отдачи на несколько составляющих, фазы которых, накладываясь друг на друга, значительно снижают пиковое значение импульса отдачи.
Первой из ступеней механизма отката является гидравлический двухцикловый демпфер, который снижает начальный мощный импульс отдачи. Его цилиндр характерно выделяется под стволом винтовки. В конструкцию этого узла входят расширительный клапан и камера, которые нивелируют разницу в расширении жидкости в период климатических перепадов. Вторая фаза понижения импульса отдачи обеспечивается пружинным буфером двойного действия, расположенным внизу в торцевой части ствольной коробки.
Этот узел работает на сжатие, в то время как гидравлический демпфер работает на расширение. Взаимно складываемое усилие этих узлов уравновешивает импульс отдачи в средней точке.
Винтовка предназначена только для стрельбы с упора, для чего имеет складные сошки с регулировкой по высоте, установленные в области центра тяжести оружия. Там же крепится специальная рама, являющаяся одновременно рукояткой для переноски и защиты оптики от механических повреждений. В качестве прицельных приспособлений применяется оптический прицел кратности 8×. Быстросъемное крепление оптики разработано так, чтобы при неоднократном повторении снятия-установки прицела точка прицеливания не сбивалась. Третьей точкой опоры оружия служит задняя рама, крепящаяся в тыльной части ствольной коробки, у плеча стрелка. Стальная ствольная коробка оборудована смягчающим отдачу амортизатором.
Для транспортировки винтовка разбирается на два основных узла и пакуется в два тюка массой по 12–15 кг, которые могут переноситься за спиной двумя бойцами из расчета винтовки. В один тюк укладываются ствол вместе с затворной группой, боеприпасы в магазинах и оптический прицел, в другой — ствольная коробка оружия с сошками.
Стволы NTW-20 быстросменные, что позволяет в полевых условиях сменить калибр винтовки путем установки нового ствола в комплекте с затворной группой и магазином. Оружие может оснащаться двухкамерным дульным тормозом либо работать без него. Внешняя поверхность ствола покрыта облегчающими конструкцию продольными канавками.
