黑匣子外殼堅實，為長方體，約等於四、五塊磚頭壘在一起一般大。內部淨是些電氣器件，實質上是一臺收發信機。在飛機飛行過程中，它能將機內感測器所收集到的各種資訊及時接收下來，並自動轉換成相應的數字訊號連續進行記錄；當飛機失事時，依靠黑匣子的緊急定位發射機自動向四面八方發射出特定頻率（例如37．5千赫），類似心跳般有規律的無線電訊號，“宣告”自己所處的方位，以便搜尋者溯波尋找。1974年，一架波音707墜入水深3，000多米的海底，就是靠這種無線電定位訊號找到黑匣子的。因為匣內電池容量有限，定位發信機通常只能連續工作個把月。如果打撈不及時，黑匣子就會銷聲匿跡。每架飛機上，黑匣子通常有兩個，它們的學名分別叫“飛行資料記錄儀”和“機艙話音記錄器”。前者主要記錄飛機的各種飛行資料，包括飛行姿態、飛行軌跡（航跡）、飛行速度、加速度、經緯度、航向以及作用在飛機上的各種外力，如阻力、升力、推力等，共約200多種資料，可保留20多小時的飛行引數。超過這個時間，資料記錄儀就自動吐故納新，舊資料被新資料覆蓋。機艙話音記錄器主要記錄機組人員和地面人員的通話、機組人員之間的對話以及駕駛艙內出現的各種音響（包括飛機發動機的運轉聲音）等。它的工作原理類似普通磁帶錄音機，磁帶週而復始執行不停地洗舊錄新，總是錄留下最後半小時的各種聲音。一次飛行通常要經歷8個階段（起飛、初始爬升、爬升、巡航、下降、開始進場、最後進場、著陸），每一階段的情況，都瞄不過黑匣子的“耳朵”。