1、客体。
走私核材料罪侵犯的客体是对外贸易管制。核材料属于违禁品，国家禁止这些物品自由流通，其性质不同于可合法流通的一般商品。因而，走私核材料侵犯的是特殊的对外贸易管制，即慈止货物、物品进出口的制度。核材料走私是近些年来开始出现的一种新型走私行为。
核材料比之武器、弹药具有更巨大的危害性和潜在危险性，往往为国际恐怖组织重金收买，所以走私核材科带来的利益更加巨大，使得走私分子不惜以身试法去从事此种活动。核材料的走私比之其他货物、物品的走私，性质更为严重，对国家对外贸易管制的侵犯性更大，因而法律把这些走私活动作为走私犯罪的首要打击对象。
2、客观。
本罪在客观方面表现为违反海关法规，逃避海关监管，以伪装、藏匿、冒充、欺骗或其他方式非法运输、携带、邮寄核材料的行为。
所谓核材料，是指可以用来制造核武器的各种材料和核燃料。核武器是利用原子核反应所放出的能量起杀伤破坏作用的武器，有原子弹、氢弹等，核武器的杀伤破坏力量是毁灭性的，它的制造也极为复杂和特殊，尤其需要专门设施和材料。在核材料中最重要的就是核燃料。核燃料是能大量释放原子能以供动力利用的物质，它是核武器产生巨大爆炸力的基础。
3、主体。
本罪的主体是一般主体，即任何单位以及达到刑事责任年龄并具有刑事责任能力的自然人都可以成为本罪的主体。
4、主观。
本罪在主观方面表现为故意，过失不构成本罪。在实践中，本罪犯罪分子往往具有营利的目的，但法律并未要求本罪必须具有牟利或其他目的，所以不论以何种目的进行核材料的走私，都可以构成本罪。