通常有整体型和子母弹型两种基本构型。整体型化学导弹在战斗部内直接灌装毒剂，一般为持久性毒剂，在目标上空爆炸，将毒剂分散成液滴，造成大面积染毒。子母弹型化学导弹是在战斗部中装填几十枚或几百枚弹径较小的化学弹。每枚子弹由弹体、毒剂、爆管、引信和稳定翼等组成。子弹内装沙林、梭曼、维埃克斯等毒剂，每枚子弹装毒剂0.5千克至几千克。使用时，母弹在目标上空释放出子弹，散布到目标区，几乎同时着地起爆，将毒剂分散成气态、气溶胶或液滴，使空气、地面和物体染毒，达到突然袭击的效果。美军和苏军都有多种型号的导弹化学弹头。美军M212“中士”导弹沙林弹头内有330枚M139型子弹，每个子弹内装毒剂0.59千克，共装毒剂约195千克，射程139千米，
导弹弹头在空中1500米高处爆裂，散发出子弹，较均匀地降落在地面爆炸，几乎同步释放出沙林蒸气和气溶胶，形成近20万平方米的立即杀伤面积。毒剂云团在大气中传播扩散以后还会形成数十平方千米的全剂量杀伤面积。导弹化学弹头射程远、弹径大、毒剂携带量多、命中精度高，一些国家将其视为重要的化学威慑力量。