鉛元素的原子序數高達 82，密度約為 11.34g/cm3，這使其對 X 射線和 γ 射線具有極強的衰減能力。當射線照射到鉛衣時，會與鉛原子發生光電效應、衢州衢江同城康普頓效應和電子對效應。在光電效應中，鉛原子內的電子吸收射線光子的能量；康普頓效應則使射線光子與鉛原子的電子相互作用，改變光子的傳播方向；電子對效應會產生正負電子對，吸收射線能量，通過這些作用大幅降低穿透鉛衣的射線強度，實現有效防護。 鉛衣的防護主體鉛橡膠質地柔軟，貼合人體曲線，穿著時不會對人體活動造成過多限制。但其密度較大，使得鉛衣整體重量相對較重，不過隨著技術的進步，新型鉛衣在保證防護效果的前提下，通過優化材料和設計，逐步減輕了重量，了穿著舒適度。