Одним из основных достоинств выбранной схемы полутороплана Поликарпов считал возможность в случае надобности, благодаря малой ширине нижнего крыла, установки дополнительных двигателей в тандем к основным. Кроме того, при необходимости могла быть значительно усилена оборона самолета за счет расположения в конце мотогондол съемных пулеметных гнезд.

Компоновка фюзеляжа Л.2 была обычной - в носовой части оборудовалась пулеметная турель с двумя спаренными пулеметами Льюис, сразу за ней размещалась кабина бомбардира, в которой устанавливалось радио и фотооборудование, прицелы и бом-босбрасывающие механизмы. За кабиной бомбардира располагались рабочие места летчика и моториста (или второго летчика) со всеми необходимыми приборами и командными рычагами. Сразу за кабиной летчиков находилось помещение для бомб в специальных кассетах. Кроме того, конструкция шасси допускала подвеску бомб снаружи фюзеляжа, в том числе крупнокалиберной бомбы или торпеды. На внутренней подвеске в фюзеляже самолет мог нести 800 кг бомб, а с учетом наружных подвесок максимальный вес бомбовой нагрузки достигал 2000 кг.

За отсеком с бомбами помещалась кабина заднего пулеметчика со спаренными пулеметами Льюис на перекатной турели. Этот пулеметчик при помощи специального прицела имел возможность вести огонь и из нижнего пулемета. При боевых вылетах днем стрелковое вооружение самолета могло быть дополнено съемными пулеметными гнездами в конце мотогондол двигателей.