同軸電纜由里到外分為四層：中心銅線（單股的實心線或多股絞合線），塑料絕緣體，網狀導電層和電線外皮。中心銅線和網狀導電層形成電流回路。因為中心銅線和網狀導電層為同軸關系而得名。

同軸電纜傳導交流電而非直流電，也就是說每秒鐘會有好幾次的電流方向發生逆轉。

如果使用一般電線傳輸高頻率電流，這種電線就會相當于一根向外發射無線電的天線，這種效應損耗了信號的功率，使得接收到的信號強度減小。

同軸電纜的設計正是為了解決這個問題。中心電線發射出來的無線電被網狀導電層所隔離，網狀導電層可以通過接地的方式來控制發射出來的無線電。

同軸電纜也存在一個問題，就是如果電纜某一段發生比較大的擠壓或者扭曲變形，那么中心電線和網狀導電層之間的距離就不是始終如一的，這會造成內部的無線電波會被反射回信號發送源。這種效應減低了可接收的信號功率。為了克服這個問題，中心電線和網狀導電層之間被加入一層塑料絕緣體來保證它們之間的距離始終如一。這也造成了這種電纜比較僵直而不容易彎曲的特性。

同軸電纜的屏蔽材料實質上主要是對外導體進行改進，從最初的管狀外導體，依次發展為單層編織、雙層金屬。管狀外導體雖然屏蔽性能非常好，但不易彎曲，使用不方便。單層編織的屏蔽效率最差，雙層編織比一層編織的轉移阻抗減少3倍，可見雙層編織的屏蔽效果比單層有了很大的改善。各大同軸電纜制造商都在不斷改進電纜的外導體結構以保持其性能。