如图所示为串联式双腔制动主缸(series dual chamber brake master cylinder)的结构示意图。该类制动主缸用在双回路液压制动系统中，相当于两个单腔制动主缸串联在一起而构成。

制动主缸的壳体内装有前缸活塞7、后缸活塞12 及前缸弹簧21、后缸弹簧18。

前缸活塞用密封圈19 密封;后缸活塞用密封圈16 密封，并用挡圈13 定位。两个储液筒分别与前腔B、后腔A 相通，通过各自的出油阀3 与前后制动轮缸相通，前缸活塞靠后缸活塞的液力推动，而后缸活塞直接由推杆15推动。

制动主缸在不工作时，前后腔内的活塞头部与皮碗正好位于各自的旁通孔10和补偿孔11 之间。前缸活塞回位弹簧的弹力大于后缸活塞回位弹簧的弹力，以保证两个活塞不工作时都处于正确的位置。

制动时，驾驶员踩下制动踏板，踏板力通过传动机构传给推杆15，并推动后缸活塞12向前移动，皮碗盖住旁通孔后，后腔压力升高。在后腔液压和后缸弹簧力的作用下，前缸活塞7 向前移动，前腔压力也随之提高。当继续向下踩制动踏板时，前后腔的液压继续提高，使前后制动器产生制动。

解除制动时，驾驶员松开制动踏板，在前后活塞弹簧的作用下，制动主缸中的活塞和推杆回到初始位置，管路中的油液推开回油阀22 流回制动主缸，从而制动作用消失。

若前腔控制的回路发生故障时，前缸活塞不产生液压力，但在后缸活塞液力作用下，前缸活塞被推至最前端，后腔产生的液压力仍能使后轮产生制动;若后腔控制的回路发生故障时，后腔不产生液压力，但后缸活塞在推杆作用下前移，并与前缸活塞接触而推动前缸活塞前移，前腔仍能产生液压力使前轮产生制动。由此可见，当双回路液压制动系统中任何一套管路失效，制动主缸仍能工作，只是所需的踏板行程增大而已。