一般是由两块超导体夹以非常薄的非超导层构成。由于隧道效应，库珀电子对无能量损耗地穿过约瑟夫森结，出现电压为零的超导隧道电流。

1962年，英国物理学家B.D.约瑟夫森^[注]预言超导电子对的量子隧道效应，在不到一年的时间内通过实验得到证实。约瑟夫森因此获得了1973年度的诺贝尔物理学奖。

约瑟夫森结的预言虽然是从微观理论分析量子力学隧道得出的，但它具有普遍性，适用于任何两超导体之间存在“弱连接”的情形，三种典型的弱耦合分别是薄绝缘体、正常导体及截面很小的超导桥。①薄绝缘体，是两超导体中间薄的绝缘层，这是约瑟夫森开始提出的结构。绝缘层对电子来说是势垒，一个超导体中的电子对可穿过势垒进入另一超导体中，这是量子力学的隧道效应。当绝缘层太厚时，隧道效应不明显，太薄时，两块超导体实际上连成一块，这两种情形都不会形成约瑟夫森结。绝缘层不太厚也不太薄时成为弱连接超导体，这种两个超导体夹一层薄绝缘材料的组合称为超导体-绝缘体-超导体结（SIS）。②正常导体是由正常金属通过邻近效应形成弱连接，称为SNS结。③截面很小的超导桥，是由一个短、窄的收缩区形成弱连接，称为ScS结。

当约瑟夫森结两端的电压等于零时，结中可存在超导电流，它是由超导体中的库珀电子对的隧道效应引起的。只要该超导电流小于某一临界电流，就始终保持零电压现象，该临界电流称为约瑟夫森临界电流。约瑟夫森临界电流对外磁场十分敏感，甚至可受地磁场明显的影响。沿约瑟夫森结平面加恒定外磁场时，结中的隧道电流密度在结平面的法线方向上产生不均匀的空间分布。外磁场改变时，通过结的超导电流随外磁场的增加而周期性地变化，呈现与光学中干涉与衍射分布曲线相似的曲线，称为约瑟夫森结的量子干涉（衍射）现象。

当约瑟夫森结两端的直流电压不为零时，通过结的电流为一交变的振荡超导电流，振荡频率（称约瑟夫森频率）与电压成正比，这使约瑟夫森结具有辐射或吸收电磁波的能力。微波辐照约瑟夫森结时，当约瑟夫森频率等于辐照微波频率的整数倍时，有直流成分的超导电流流过约瑟夫森结，在电流-电压特性曲线上可观察到一系列离散的阶梯式的恒定电流。通过测定辐照的微波频率就可以精确地测定电压。

在约瑟夫森结的基础上发展起来的超导电子学器件，其灵敏度等性能远超常规的器件，它们已发展成为超导电子学技术。