为了承受飞机坠毁时的猛烈撞击和高温烈焰，黑匣子设计的外壳具有很厚的钢板和许多层绝热防冲击保护材料。而且为了尽可能的安全，黑匣子通常安装在飞机尾部最安全的部位，也就是失事时最不易损坏的部位，在飞机坠毁时，黑匣子在1100℃的火焰中能经受30分钟的烧烤，能承受2吨重的物体挤压5分钟，能够在汽油、机油、油精、电池、酸液、海水中浸泡几个月。
目前大多数的飞机黑匣子使用两种记录媒介，一种是磁带，发明于20世纪60年代;另一种是电晶存储板，发明于90年代。磁带工作起来就像是磁带录音机。聚酯薄膜磁带牵引电磁头，磁头在磁带上记录数据。由于航空公司开始全面转向电子技术，黑匣子制造商已不再制造磁带记录仪。
电子记录仪使用堆叠排列的内存芯片，相对于磁带技术来说记忆体不容易受到损坏，但是损坏之后是否容易修复这个取决于黑匣子损坏的程序和是否伤到重要部件。
为了保证这种设备在飞机出事故后不被破坏，特地的用合金材料为它制作了一个非常坚固的匣子。这种匣子耐高温，高压，防腐蚀。
其实，这种合金制作的“黑匣子”并非黑色。相反，它一般都被涂成明黄、橘红等鲜艳夺目的色彩，以便之后寻找。“黑匣子”并不是根据其本身颜色命名的，而是人们视它为空难的不祥之物，故定名为“黑匣子”。
为什么不用制造黑匣子的材料制造飞机呢？正如人的大脑可以思考问题,可为什么我们不是全身上下都是大脑一样。其构造材料和飞机的构造材料不同，如果飞机用制造“黑匣子”的材料来制造，那笨重的就只能当坦克用了，也是不容易飞得起来的。
