不同類型汽車的油箱結構差異較大。

汽油箱和柴油箱因燃料不同而有別。從結構看，有咬合罐、鋁合金罐、CO2焊接罐、上下對接罐和兩端縫焊罐等。

金屬油箱逐漸被塑料油箱取代，塑料油箱能適應復雜車身機構，完成復雜外形成型，提高空間利用率。

油箱一般由加油管、箱體、汽油箱蓋、汽油表和汽油泵等組成。上部有油表傳感器、進油口、加油口、暖風進油口、通氣孔和油箱蓋；底部有放油塞；箱內有隔板，擋板能隔開泵的回油區和吸油區，增加油循環路徑，利于冷卻散熱、氣泡沉淀和雜質沉淀。

汽油箱蓋通常設計成爪形，用波紋鋼板彈簧壓緊的橡膠墊片夾緊保證密封，有的還有鎖定裝置。為保證油箱內氣壓平衡，設有空氣閥和蒸汽閥，也叫復合閥。汽油表傳感器由滑動變阻器、浮子等組成，與油位浮子聯動，指示油量。回油管連接發動機和油箱，進油管與油箱底面留間隙并接有濾網。

插電式混合動力汽車的油箱較復雜，內部壓力會增加，需特殊注塑成型立柱、支架和擋板承受壓力并抑制燃料晃動。油箱要密封，油箱蓋要有自動鎖定功能，加油時要等油箱內燃油氣體經碳罐過濾后才能打開油箱蓋。

開式油箱結構簡單，液面與大氣相通，多用于固定設備；閉式油箱油液與大氣不相通，一般是壓力油箱，多用于行走設備及車輛。

油箱位置也有不同，歐洲國家多靠右行駛，油箱口在右邊；日本及大部分亞洲國家靠左行駛，油箱口在左邊，可通過儀表盤箭頭判斷。油箱安裝位置有靠近后懸架系統和排氣管、位于車身底部、位于后排座椅下方等。有的油箱還會加重力閥防止漏油起火，但會增加成本。