直升机旋翼系统由直升机旋翼桨叶、桨毂和自动倾斜器等构件组成，对于单旋翼带尾桨式直升机还包括尾桨。一副旋翼有两片或数片桨叶。与固定翼飞机机翼产生升力的方式不同，旋翼桨叶是通过旋转与空气形成相对运动产生升力。每片桨叶通过螺栓或销与桨毂支臂相连。桨毂是桨叶的安装平台，桨毂安装于旋翼轴上，将载荷传递至旋翼轴。自动倾斜器安装于桨毂和助力器之间，传递来自飞行控制系统的操纵指令，实现旋翼总距和周期变距操纵。尾桨是安装在直升机尾部的直径较小的螺旋桨，尾桨由数片尾桨叶、尾桨毂和尾桨操纵组成，尾桨结构与旋翼结构相类似。

旋翼桨叶是一种细长的柔性结构件，其主要部分垂直于桨叶轴线的横截面，外形具有翼型形状。当旋翼旋转时，桨叶与空气产生相对运动从而产生升力，并伴有气动阻力和俯仰力矩产生，桨叶结构要承受因旋转引起的离心力和交变气动载荷引起的弯矩和扭矩。在这些载荷作用下，桨叶在工作过程中会出现复杂的振动和气动弹性稳定性问题。早期的旋翼桨叶为木质或金属/木质混合结构，20世纪60年代发展了全金属桨叶，70年代开始使用复合材料桨叶。新设计、新材料、新工艺的发展使桨叶的气动和动力学性能不断改进，使用维护越来越方便，使用寿命不断增长。复合材料桨叶结构沿展向可以分为根部段、翼型段和桨尖段三部分。

桨叶桨尖段形状可以改善旋翼的气动性能与气动噪声，所受载荷较小，为维形结构；根部段是桨叶与桨毂连接的部位，桨叶所有动、静载荷都通过根部传递到桨毂上；翼型段是桨叶主要产生气动力的部分，一般由大梁、蒙皮、内腔填块、后缘条、前缘包铁等元件构成。复合材料桨叶结构一般采用闭合压模压制固化成型方法制造，以保证桨叶几何外形精度要求，其中包括桨叶扭转角、表面粗糙度、型面尺寸等。

旋翼桨毂主体结构为中央件和连接件，还有一些功能结构件，实现桨叶挥舞、摆振和变距运动的各种铰链，用于降低振动水平和防止直升机动不稳定性的阻尼器，防止桨叶过度运动的限动器，降低振动水平的吸振器，实现桨叶折叠的折叠机构等。早期的旋翼桨毂为金属全铰接式结构，结构复杂、质量大且寿命短。有一种特殊的半铰接式桨毂通常称之为跷跷板式桨毂，该桨毂只有两片桨叶，桨毂中央件通过一个挥舞铰和旋翼轴相连接，不设摆振铰，两片桨叶可以像跷跷板一样反向挥舞。后来陆续发展了无铰式、弹性铰式和无轴承式新型桨毂。无铰式桨毂取消了挥舞铰和摆振铰，只保留了变距铰。无轴承桨毂完全取消了挥舞铰、摆振铰和变距铰，通过桨叶根部复合材料柔性梁的变形来实现传统桨毂三铰的功能。弹性铰式桨毂用球面弹性轴承替代全铰接式桨毂的挥舞铰、摆振铰和变距铰，该形式桨毂应用比较普遍。这几种新型桨毂的基本技术特征是结构简单、零部件少、重量轻、寿命长、使用维护性好。

自动倾斜器通过同时增加或减小各片桨叶的桨距（总距变化）来改变旋翼拉力大小，周期性地改变各片桨叶的桨距（周期变距）来改变旋翼拉力方向，进而控制直升机飞行速度和方向。自动倾斜器沿旋翼轴上、下垂直运动实现桨叶总距变化，自动倾斜器绕旋翼轴倾斜运动实现桨叶周期变距。绝大多数直升机采用环式球铰构型自动倾斜器，这种自动倾斜器主要由不旋转环和旋转环两部分组成。不旋转环通过球铰安装在旋翼轴上（或导筒上），通过三个支臂和三个助力器（或舵机）相连接，用防扭臂固定。旋转环通过轴承安装在不旋转环上，通过扭力臂和旋翼轴一起旋转，各片桨叶通过变距拉杆连接到旋转环各支臂上。三个助力器同步伸长或缩短驱动不旋转环沿旋翼轴上、下垂直运动，三个助力器不同步伸长或缩短驱动不旋转环绕旋翼轴倾斜运动。不旋转环带动旋转环垂直或倾斜运动，旋转环控制各片桨叶的桨距变化。

尾桨安装在直升机尾部，用于平衡旋翼的反扭矩，由尾桨毂、尾桨叶和尾桨变距机构组成，结构和旋翼相似，但比旋翼简单。尾桨一般只需要进行总距操纵，且不设摆振铰。