Kara kutu, 2 farklı yapıdan oluşur. Teknik isimleri ile cockpit voice recorder (CVR)-kokpit ses kayıt cihazı ve flight data recorder (FDR)-uçuş veri kayıt cihazı olarak adlandırılan bu cihaz iki grup veriyi kaydeder.
Kokpit içinde ses kaydı yapan cihaz, pilotların kendi aralarında yaptığı konuşmaları, dahili telefondan yolcu ve kabin içinde yaptığı konuşmaları, telsiz aracılığı ile hava trafik kontrol merkezleri ile yaptığı konuşmaları kaydeder.
İkinci olarak, kara kutu uçağın tüm teknik verilerini kaydeder. Uçağın hareketleri, motor değerleri, uçağın elektronik sistemlerinden ve saatlerinden alınan asgari 88 olmak üzere yüzlerce veriyi hafızasına aktarır. Kara kutu, uçuşun son 25 saatlik verisini kaydederek kullanacak uzmanlar için çok önemli bir kaynak oluşturur.
Kara kutular, deniz, göl, nehir gibi bir bölgede suyla temas ettikleri durumda kolay bulunabilmeleri için bir sinyal yayarlar. Denizin 6.000 metre altında bile bu sinyaller 1 ay süresiyle yansıtılır. Ayrıca kutu üzerinde bulunan yansıtıcı şeritler her durumda kolay görünmesini sağlar, böylelikle kaza sonrasında kolayca bulunur.
Cihaz, kaza anında daha kolay bulunmalarına olanak verecek şekilde uçağın kuyruk kısmında yer alır.
Havacılık tarihinde kara kutunun hasar gördüğü ya da bulunamadığı ender durumlar da olabilir. MH370 uçuş sayılı Malezya Havayolları uçağı ile 11 Eylül 2001'de New York'taki ikiz kulelere çarpan uçakların kara kutusu bulunamadı.