消防防毒面具主要是由過濾元件、罩體、眼窗、呼氣通話裝置以及頭帶等部件組成，它們各有各的職責，同時又能默契配合。
過濾元件是消防防毒面具上忠誠的把關衛士，它只允許人體須臾不可缺的清潔空氣通過。世界各國的面具五花八門，面具上的過濾元件也是形狀各異，但它們內部結構的設計思路卻大同小異。其內部裝有對付氣溶膠（懸浮在空氣中的微小顆粒）的過濾層，又叫濾煙層，實際上是一層特制過濾紙。它既要率地濾除有害物氣溶膠粒子，又要對人體的呼吸不產生明顯的阻力。
過濾元件內還裝有專門對付毒氣蒸汽的防毒炭。它跟普通民用活性炭不同、防毒炭不僅要有非常發達的微孔結構，使其有足夠大的“肚子”，能盡量多“吃”毒劑，而且要有充分發達的中孔、大孔，以使具有吸附作用的道路暢通，滿足吸附速率的要求。防毒炭除要求孔隙結構合理外，還須經特殊的化學藥劑處理，因為，對付各種毒魔單靠物理吸附作用是遠遠不夠的，必須借助催化劑，進行物化反應，使其大量“吸毒”，成為身手不凡的“癮君子”。
新的防毒炭對付毒劑的能力很強。然而，隨著時間的推移，防毒炭會產生一種惰性，這就是自然界的陳化作用。為了防止這種惰性的過早出現，面具設計師們必須對防毒炭進行防陳化處理。催化與陳化是兩門根深的學問，其關鍵技術，各國都秘而不宣。
過濾元件有的安在面具左邊；有的安在下頜處；有的還帶導氣管，無論安置得怎樣巧妙，都像是個贅物。據說，現在發現了一種會“吃”毒劑的酶，如果這種酶用到過濾元件上，面具設計將出現質的飛躍。