现代纸尿裤一般由三个主要部分组成︰表面包覆层、吸收芯层和底布。表面包覆层紧贴婴儿的身体，能够促使尿液快速渗透并有效阻止回渗，保持尿裤表层干爽。表面包覆国内市场上的纸尿裤基本上是无纺布面层，透气无纺布能提升尿裤内部的透气程度，水蒸气可以流通至纸尿裤以外，及时排出湿气、热气，有效减少湿疹[1]发生几率，柔软舒适不刺激皮肤。吸收芯层这一层主要是能够俘获并快速吸收尿液、分散尿液或能通过毛细作用把它扩散到整个芯层中、最终吸收并储存尿液。国内市场上纸尿裤的吸收芯层，主要是由纯木浆(绒毛浆)和高吸水树脂(SAP)构成层状结构。底布部分国外很多纸尿裤底布已经使用感觉更为舒适的无纺布，但由于价格偏高，国内市场的倍康纸尿裤底布仍主要由PE膜构成。
科学家用棉布等天然纤维为基本原料，再加入一些吸水能力更强的化学物质，如环氧乙烯，通过“接枝”（一种化学反应）将其“接”到纤维素上，就能制成具有超强吸水能力的尿布—尿不湿。尿不湿能吸收相当于近百倍本身质量的水分，并将这些水分牢牢地“锁定”在分子里，所以即使吸了很多水，它仍然十分干爽。“尿不湿”为什么能尿而不湿呢？我们知道，米加了水煮成熟饭，尽管饭粒中含有许多水分，但这些水是不会流出来的；面粉和了水揉成面团，用手无论怎样挤压面团也挤不出水分。可见，像米、面这类物质有很强的保水能力，其中的化学成分是淀粉，它是一种长链状的高分子化合物，分子长链上连着许多能跟水亲近的原子团。因此，水分子十分容易被吸引在它的分子长链上，挤在长链分子之间，使饭粒膨大，并融为一体。其实，人工合成的许多高分子材料，都有上述亲水的性质，如聚乙烯醇、聚氧乙烯等。如果把它们涂在软布上，就能制成“尿不湿”尿布。例如，某种“尿不湿”产品中，使用了一种叫淀粉-聚氧乙烯的保水材料，就是把淀粉分子和聚氧乙烯分子连接起来，成为更长的分子。从理论上讲，这种材料的吸水量可达到自重的460倍，吸收生理盐水量则可达到自重的70倍。就是说，在“尿不湿”上涂50克这种材料，可吸水23千克，或者吸生理盐水3.5千克。
传统的尿布是使用纯棉布做成的，纯棉布之所以能够作为尿布是因为棉布里含有纤维素，纤维素分子之间有很多的空隙，使得水分子可以进入，另外纤维素的分子还含有叫做羟基（-OH，又称氢氧基，是一种常见的极性基团），而水分子中也有羟基，水分子的羟基被纤维素的羟基“捕捉”住后，两者通过氢原子“结合”在一起，生成氢键，水分子就不能再到处乱跑了。棉布就是这样来吸收水分的。为了能够造出吸水能力更强的尿不湿，科学家利用纤维素为基本原料，通过化学反应将其它的物质，如环氧乙烯，加入其中，这样造出的新的纤维素能够有很强的吸水能力（好的尿不湿能够吸收相当于尿不湿本身质量近百倍的水），因此尿不湿即使吸入了很多的水也不会挤出水来，表面还是感觉很干燥，只是本身变得超级重而已。
