直升机的动力来自发动机，发动机带动转轴连着叶片转动。当一架标准型直升机向前飞行时，通过推动机翼后面的空气来产生推力，而直升机的旋翼在旋转时通过向下推动机翼下方的空气来产生升力。升力与空气动量（空气质量乘以空气速度）的变化有关：动量越大，升力越大。
直升机旋翼系统由连接到中心毂的两个到六个叶片组成。叶片通常又长又窄，叶片转动得很慢，因为这样可以最大限度地减少（达到和保持升力所必需的）发动机输出功率。低速也使得控制直升机更加容易。轻型通用直升机通常有一个双叶主旋翼，较重的直升机可采用四叶旋翼或两个独立的主旋翼来处理重负荷。
要驾驶直升机，飞行员必须调整桨叶的桨距或角度，这里有三种设置方式：在集控系统中，附着在转轴上的所有叶片的桨距是相同的；在周期系统中，每片叶片的桨距被设计成随着转轴旋转而改变；第三个系统结合了前两个系统。若要使直升机改变飞行方向，飞行员可移动控制杆调整总桨距或调整周期桨距；同时可能还需要增加或降低直升机的速度。
固定翼飞机设计的目的是消除额外的体积和突出物，因为这些突出物会使飞机下坠（或增大飞机下坠的趋势），并干扰飞机周围的气流。而直升机不可避免地遇到很高的“阻力”。这表明它们的很多部分都是从奇怪的角度伸出来，在飞行过程中“拖动”空气，使其减速。
一般来说，直升机的起落架比飞机的起落架简单得多。飞机需要长跑道滑行来降低前进速度。直升机只需要减少垂直升力，在着陆前悬停即可。因此，它们甚至不需要减震器：它们的着陆装置通常只由滑橇（制动器或转轮的一种）或车轮（尤其是大型直升机）组成，或者两者兼有。车轮使大型直升机在地面上更容易滑行或重新定位。尽管空气动力的增益（收起起落架可以减少飞行过程中的空气阻力）对直升机来说没有那么重要，一些直升机还是作成像飞机一样可伸缩的起落架。
与直升机旋翼叶片有关的一个问题是，直升机飞行过程中沿着每个叶片的气流差异很大。这意味着在旋翼旋转过程中，每个桨叶的升力和阻力都会发生变化，导致直升机的飞行不稳定。当直升机向前移动时，首先进入气流的叶片下方的升力很高，而转轴另一侧叶片下方的升力较低，这时就会出现与其相关的导致直升机飞行不稳定的问题。制造商设计使用铰链连接到转轴上，通过灵活的叶片来弥补这些不可预测的升力和阻力的变化。这种设计允许每个叶片向上或向下移动，以适应升力和阻力的变化。
扭矩是与旋转机翼相关的另一个问题。扭矩会导致直升机机身与水平旋翼呈相反方向的旋转，特别是当直升机在低速飞行或悬停时。为了消除这种影响，许多直升机使用尾桨—一个外露的叶片安装在其长尾的末端。另一种纠正扭矩的方法是安装两个水平旋转翼，它们连接在同一个发动机上，但旋转方向相反。更节省空间的设计是，反向旋转的双翼组装在一起，就像打蛋器一样。下面简单介绍几种无尾旋翼的设计以供探究。
倾转旋翼机的设计模糊了飞机和直升机之间的区别。这些飞机像直升机一样垂直起飞，但随着速度的增加，它们的双翼会逐渐向前倾斜，直到它们基本上像飞机的螺旋桨一样运转。另一种垂直起降（VTOL）飞机是全动机翼，顾名思义是整个机翼一起倾斜，而不仅仅是旋翼。
诺塔尔（NOTAR）直升机有额外的优势。没有尾桨叶的旋转，比其他设计更安静、更安全。
直升机的机架或基本结构可以由金属或有机复合材料，或两者的某种组合制成。在设计重载直升机时，制造商会选择特别坚固但相对较轻的材料。其中一些材料是环氧树脂增强玻璃、芳纶（一种强而柔韧的尼龙纤维）或碳纤维。通常，这些材料由许多层树脂组成，添加纤维增强强度。这些材料连接或胶合在一起形成一个光滑的面板。
