防毒面具的構造主要分成兩個部分：過濾器和呼吸器。
1.過濾器的主要部分是一個濾毒罐。毒氣經罐內多孔物質吸附而失去毒效。考察防毒面具的防護能力主要是看過濾器的防護時間、空氣流阻力和氣凝膠過濾效率。
濾毒罐一般為圓柱形，由金屬或塑料製成，表面多塗以防鹼漆。內部有一層濾煙層，用於濾去煙霧顆粒，過濾元件有濾紙、玻璃纖維或其他合成材料。裝填層內是經過處理的活性炭，用來針對不同的毒氣進行吸附。
過濾器是通過螺口與呼吸器連接，螺紋的標準有NATO標準、中歐標準和除二者以外的中華人民共和國國家標準。
為了保證貯存其中過濾器不致失效，在濾毒罐與空氣接觸部位有塑料蓋密封。
2.呼吸器是直接佩戴在人的面部，與過濾器相聯接的部分。呼吸器可脫離過濾器使用，在一定情況下僅作為保證呼吸、補給氧氣的裝置。
面罩：面罩用密閉好、彈性較好的材料製成，有採用天然橡膠、聚氨酯等，其中要添加防隱性和防紫外線劑。面罩多從頭頂延伸至脖頸，也有的只罩住口、鼻部。由條數不定的頭帶固定。
眼窗：眼窗部分要充分保證人員的視野，不同型號的防毒面具這部分有很大差別。早期的眼窗多製成圓形，後來採用倒三角形，也有的為了減少遮擋把兩眼的鏡片聯為一體。眼窗的材料有採用高光學玻璃、層壓玻璃或塑料製成，在邊緣有卡箍固定，便於更換。許多面具的眼窗部位都留出了眼鏡的空間，可以直接佩戴眼鏡正常使用。也有的設計了眼鏡環，可將眼鏡插在上面使用。有些面具還設有外眼罩，來防止鏡片受到低溫或擦傷的影響。
阻水罩：位於鼻部，是由橡膠或柔軟材料製成的單向活門，人呼出的氣體從此排出，並防止呼出的濕氣在鏡片上結霧。
呼氣活門：位於口部，有的位於面罩的最低點，便於排出面具內的液體，並保證不會使人接觸毒氣。
通訊設備：由於防毒面具把人隔離開，通訊成為了重要的問題。為解決這個問題，有的面具在口部或鼻子的上方，設計了通話器。有的在面具內部下麥克風，通過電線與頭盔通信系統相連。對於飛行員的呼吸器還要考慮到飛機內的噪音影響，來保證通話質量。
飲水裝置：防毒面具內的人員補給也很重要，飲水裝置多採用安插導管與配套的水壺使用。導管多有金屬製成，咬咀處是橡膠製成，僅當與水壺連接時才能打開。
濾毒罐座：是與濾毒罐相連的底座，與相同標準的濾毒罐匹配。濾毒罐做可以位於面罩的口部、左面頰部或右面頰部。有的可接入鼓風機系統，來輔助飛行員的呼吸。
對於呼吸器的防護能力，主要保證對呼吸道和皮膚刺激的物質無法與人接觸，通常要保證面罩材料的化學惰性。對呼吸器的考察指標有吸氣阻力和呼氣阻力，還要有盡量少的著佩時間。
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