Le Re.2005 était un monoplan à aile basse, monoplace et monomoteur en alliages légers. La propulsion était assurée par un moteur Daimler Benz DB 605A-1 de 1475 ch, de construction allemande ou construit sous licence par Fiat, sous la dénomination Fiat RA 1050 RC 58 Tifone (typhon) et une hélice métallique tripale Piaggio P2001 à vitesse constante et à pas variable contrôlé mécaniquement. Le fuselage, profilé mais minuscule, était presque entièrement occupé par le moteur DB 605, ce qui ne permettait pas d'emporter une grande quantité de carburant. De même, le canon MG 151/20 monté dans le fuselage avait moins de munitions que ceux montés dans les ailes (150 obus, contre 170 dans les canons d'ailes à partir du deuxième prototype). Le Fiat G.55 de conception comparable avait non seulement 250 obus pour le canon monté dans le fuselage, mais aussi 600 coups pour les mitrailleuse de 12,7 mm du fuselage. Le Re.2005 avait toutefois 100 cartouches de plus pour les mitrailleuses du fuselage, mais son armement demeurait plus léger.
Le fuselage arrière était inhabituellement fin, même selon les standards italiens. Il contenait l'équipement radio et les bouteilles d'oxygène, et soutenait le large plan vertical arrière, qui contrastait nettement. Le canopée qui couvrait le cockpit basculait vers la droite pour permettre l'accès, et le pare-brise était en verre blindé de 50 mm. Les autres mesures de protection comptaient un siège blindé au moyen d'une plaque d'acier de 8 mm d'épaisseur pesant 40 kg. Son efficacité générale ne sortait pas du commun selon les standards de 1942, et ne procurait qu'une faible protection contre les balles de 12,7 mm, capables de percer des épaisseurs de 25 mm à courte portée. L'acier laminé employé était toutefois plus résistant qu'un acier homogène, ce qui améliorait la résistance générale. Étant donné le poids du blindage d'acier, diverses tentatives ont été faites pour rendre plus solide l'alliage d'acier employé. Un appuie-tête était solidaire de la sixième cloison.
L'aile, de conception sophistiquée et souvent décrite comme elliptique, était en fait semi-elliptique, avec une finesse allant de 8% à 15%. Les trois longerons avaient une section en T. Les surfaces de contrôle étaient principalement entoilées, et comprenaient des volets métalliques en deux parties ainsi que des ailerons équilibrés par inertie. Le carburant était chargé dans quatre réservoirs auto-obturants placés dans les ailes, deux dans la partie avant et deux dans la partie arrière. Leur capacité totale était de 525 litres de carburant. Le train d'atterrissage avant était à voie large à rétractation électrique vers l'extérieur, et la roulette arrière était entièrement rétractable.
C'était l'un des chasseurs italiens les plus modernes, mais il avait acquis la réputation d'être trop complexe pour l'industrie italienne, et aussi l'un des avions les plus coûteux à produire, si ce n'est le plus coûteux. Ses dimensions réduites et sa complexité ont conduit à penser que le Fiat G.55 était un meilleur choix pour une production massive.
Un prototype du successeur du Reggiane Re.2005, le Re.2006, entamé en septembre 1943, fut presque terminé mais ne vola jamais. Il était prévu qu'il utilise le moteur DB 603 de 1750 cv, et il devait avoir une vitesse maximale de 740 km/h. Seul le Fiat G.56 vola avec ce moteur. D'autres projets, comme une version à double fuselage ou comme le Reggiane Re.2005R furent envisagées mais jamais réalisées. Le Re.2005R devait être un appareil hybride, avec un turboréacteur Campini à post-combustion dans la queue. La vitesse maximale aurait pu passer à 750 km/h, mais la consommation de carburant aurait atteint les 1000 l/h, c'est-à-dire quatre fois la consommation normale du Re.2005 pleins gaz. Ce projet, bien qu'intéressant,n'a jamais été envisagé comme une alternative sérieuse au Re.2006.
Il est souvent fait mention du Re.2007, un projet d'avion à réaction capable de performances similaires à celles du F-86 Sabre. Il a semblé que cette ébauche ait été envisagée avant la fin de la guerre, selon des documents découverts dans les années 1960. Il s'est avéré que le projet était entièrement faux, et que Longhi a rangé ces documents parmi les archives de Reggiane au cours des années 1960. Le vrai projet de Reggiane Re.2007 était une version modifiée du Re.2006 avec un nouveau fuselage prévu pour accueillir un moteur radial et qui avait une surface vitrée plus importante.