複筒式ショックアブソーバーは外筒と内筒の二重構造となっている。ピストンロッドの伸縮によって、オイルは内筒の底部に設けられたベースバルブを通って内筒を出入りする。ピストンロッドが進入した体積分のオイルは内筒から押し出されて内筒と外筒の空間に導かれる。また、複筒式は縮み方向の減衰力と、伸び方向の減衰力を別のバルブで制御し、縮む際はベースバルブ、伸びる際はピストンに設けられたピストンバルブで制御される。
二重構造により、後述の単筒式と比べて全長を短くできるが、外筒と内筒の間のガス室が断熱の働きをして放熱性が劣る。縮み側と伸び側のバルブ機構が独立しているため、それぞれの構造を単純化でき、特に減衰力を外部調整式にする場合などに有利である。オイル室とガス室の間に隔壁がないため、オイルに気泡が混入して減衰力が低下してしまう恐れがあるほか、ベースバルブが液面より下になるように配置しないとガスが内筒に入ってしまうため、フォーミュラカーなどのように水平方向に配置することができない。
オイルショックアブソーバーは変位速度が高い場合、オイルがバルブを通過する際に局所的に圧力が低くなってキャビテーションを発生するため、後述の単筒式と同様にガス圧によってオイルを加圧してキャビテーションを抑えたものが複筒式にも登場した。複筒式の加圧は単筒式と比べると比較的低い圧力であるため、低圧ガスショックアブソーバーと呼ばれる。
単筒式ショックアブソーバー.
単筒式ショックアブソーバーは筒が単層構造になっており、筒の内部はオイルが満たされたオイル室と高圧のガスが充填されたガス室に分けられ、その間を自由に動くことができるフリーピストンによって仕切られた構造を有する。オイルリザーバータンクを別体としてタンク内にフリーピストンとガス室を設けたものもある。ピストンロッドが進入した体積分のオイルはフリーピストンを押し下げてガス室を圧縮する。また、減衰力は伸び側、縮み側ともにオイル内を移動するピストンに設けられたバルブによって制御される。