飞航记录器虽然名为“黑匣子”，但它实际的颜色为橘红色，以求显目便于寻找。黑匣子的名称由来，可追溯至1954年，在驾驶座机舱内装设声音记录器的构想在该年首度提出，当时飞机内所有的电子仪表都是放置在大小、形状都统一的黑色方盒里。而声音记录器则放在最坚固的黑色方盒中。美国民航局（之后改制为美国联邦航空管理局）在1957年规定，凡是重量超过9.09吨以上的飞机都必须装设这些加强保护的飞行记录仪。8年后，航空局决定将这“黑匣子”漆成亮红色或橘色，这样在飞机失事的时候，外表醒目的“黑匣子”就会比较容易被找到。到了1965年，几乎全世界的每一家航空公司都改用橘色的飞航纪录器，但仍沿用“黑匣子”这个名称。除了漆成橘红色外，有些黑匣子外壳会贴有反光条以更容易被寻获，并写有“FLIGHT RECORDER, DO NOT OPEN”（飞行记录仪，请勿开启）。
其外部的材质为钛钢金属，长50厘米、宽20厘米，高15厘米。为了能在强力撞击下保存下来，飞行记录器必须通过防火防震的考验，根据美国民航局的规定，必须能忍受在1090°C的火焰中燃烧30分钟，并能承受3米重达230千克之铁块击中，相当于100G重力之撞击达11秒，而美国联邦航空局的规定为100G重力之撞击达15秒，由于地球表面大部分是由水所覆盖，因此也必须能承受2万英尺的水压。飞行记录器的外部加装圆筒型的蜂鸣器，只要一碰到水，水分会使其线路发生短路，蜂鸣器将会发出37.5kHz频率的鸣叫持续30天。除此之外，为了防止记录器内磁性记忆遭到电流或磁场破坏，飞航记录器也要具备抗外界电流、磁场的防护能力。
虽然如此多重的保护，但仍然有些飞航记录器在空难中损坏，所以国际航空机构又规定了更加严格的标准，而且记录介质也从磁带式改进成为能承受更大冲击的静态存储记录仪，类似于电脑里的快闪存储器（Flashmemory）。