当三明治夹芯结构承受弯曲载荷时，其工作原理从某种意义上来说类似于工字钢，工字钢翼板(正如三明治夹芯结构的面板)承载平面压缩和拉伸荷载，而工字钢腹板承受剪切载荷(正如结构三明治夹芯结构的芯材)。像使用传统的工字钢一样，当上下面板之间的距离被进一步分开，结构就能获得更大比例的刚性。较厚的芯材能达到同样的效果，但它也能提供一个总体的低比重，这就获得了高刚度-重量比 。三明治夹芯结构在具有在保持力学性能的同时显著减轻重量的能力。减重带来许多好处，包括增加的行程、更大的载荷和降低的油耗。所有这些都对成本和减少对环境的冲击有着积极的影响。因此，在三明治夹芯复合材料的应用变得越来越广泛。

最典型的三明治夹芯结构复合材料通常由面板、芯材、胶合层组成。

面层承载三明治夹芯结构中的拉伸和压缩应力。局部的抗弯刚度往往小到可忽略不计。像钢、不锈钢、铝、玻璃钢这样的传统材料常被用于面层材料，随着碳纤维的高速发展，如今碳纤维也已经是三明治夹芯结构复合材料的主要选择之一。

芯材的作用是支撑的面板使它们不会产生向内或向外的弯曲(变形)，并将它们彼此保持在相应的位置。芯材由于通常密度较低，因此夹层结构材料与能承担同等载荷的非夹层结构材料相比，质量大为减轻;芯材还有一个作用，它的加入扩大了两个面板间距，而面板间距越大，整个夹层结构材料截面惯性矩越大，因此其整体强度会得到一定提升，因此芯材通常还需具备较好的抗剪切强度。

为了使面层和芯材之间相互配合，面层和芯材之间的胶黏剂必须能传导它们之间的剪切力。胶黏剂必须能承载剪切和拉伸应力，胶合层通常由树脂组成。