El motor fue diseñado originalmente en los años 70's como IO-400X, pero solo se quedó en fase de proyecto.

El IO-390 se desarrolló a partir del motor IO-360 y para aumentar el diámetro de los cilindros se utilizaron los cilindros del motor IO-580.

El motor tiene un desplazamiento 6,39 litros y los cilindros tienen cabezales refrigerados por aire.

[2]​ [3]​ El IO-390 se comercializó inicialmente a través de Thunderbolt engines, una subsidiaria de Lycoming y solo estaba disponible para usarse en aeronaves no certificadas.

Todas las versiones del Lycoming IO-390 incluidas las versiones AEIO-390 son motores de inyección de combustible, enfriados por aire y con 4 cilindros horizontales opuestos de 6.39 litros.