美国队长盾牌的材质是原始埃德曼金属，具体成分由振金（Vibranium）、铁和某种化学品组成，几乎坚不可摧，能吸收动能，抵抗极压、极端温度、辐射、电磁波频谱等侵击。已知可以破坏它的方法是通过“分子重排器”来篡改它的分子连接方式。

美国队长之盾是一个外表光滑的盘状圆盾，具有完美的空气动力学特征。它能以最小的风阻力在空气中运动，并且能保证投掷路线不会偏移。美国队长之盾的外表涂装与美国国旗相似，由红色（象征勇气）、白色（象征真理）和蓝色（象征正义）组成，中间有着一个白色五角星。

盾牌也有着超强韧性，加上它的自然同心刚度，使其成为完美的投掷物，与实心物体接触它只会损失最小的角动量。使用者通过长期训练后，可以将盾牌抛出击穿目标，也可以控制盾牌经过多点反弹后回到使用者手中。