Els principis de disseny dels cilindres forjats se centren principalment en la resistència, la rigidesa i la fabricabilitat; el disseny ha de satisfer els requisits operatius alhora que s'adapta a les limitacions del procés de forja i el mecanitzat posterior.
En primer lloc, el gruix, el diàmetre i la longitud de la paret del cilindre es determinen en funció de les càrregues de treball, les condicions de pressió i la direcció de les forces aplicades. El gruix de la paret ha de ser suficient per evitar una deformació excessiva sota càrregues axials, radials o torsionals i evitar malbarataments de material.
En segon lloc, el disseny se centra a optimitzar la microestructura interna i la distribució de tensions. El procés de forja alinea els grans de metall amb la direcció de la càrrega aplicada; per tant, el disseny hauria d'assegurar una secció transversal contínua-i una distribució uniforme de tensions, evitant cantonades afilades o canvis bruscos de secció que podrien provocar concentracions de tensió. Per als cilindres que requereixen funcions de segellat o guia, el disseny ha d'incorporar ranures de segellat, mànigues de guia o marges de mecanitzat adequats per garantir la precisió durant el muntatge i el funcionament.
Finalment, el disseny ha de tenir en compte els requisits de mecanitzat i tractament tèrmic. Atès que els cilindres forjats solen sotmetre's a operacions de tornejat a l'orifici interior, les cares extrems i el diàmetre exterior després de la forja, s'han de preveure els marges de mecanitzat adequats i s'ha de considerar la compensació dels canvis dimensionals o deformacions resultants del tractament tèrmic. L'objectiu general és utilitzar un disseny estructural sòlid i paràmetres dimensionals adequats per garantir que el cilindre forjat mantingui la seva resistència, precisió i durabilitat en condicions d'alta càrrega, alta temperatura o vibració.