ดาวหางมีองค์ประกอบหลักสองอย่างคือ น้ำแข็งและฝุ่น ซึ่งทำให้พวกมันได้รับสมญานามว่า "สกปรก ก้อนหิมะ" พวกมันยังมีก๊าซและสารอินทรีย์ต่าง ๆ แม้ว่าองค์ประกอบของน้ำแข็ง สามารถเปลี่ยนแปลงได้ น้ำแข็งบางชนิดทำมาจากน้ำ แต่น้ำแข็งบางชนิดอาจก่อตัวขึ้นจากสารต่างๆ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน และแอมโมเนีย การศึกษาตัวอย่างดาวหางพบว่าฝุ่นประกอบด้วยกรดอะมิโน เช่น ไกลซีน เหล็ก ดินเหนียว คาร์บอเนต และซิลิเกต
นิวเคลียสของดาวหางประกอบด้วยฝุ่นและน้ำแข็ง และนั่นคือดาวหางทั้งหมดเมื่ออยู่ไกลในระบบสุริยะ เมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ น้ำแข็งก็เริ่มก่อตัวเป็นก๊าซ ฝุ่นบางส่วนถูกทิ้งไว้เพื่อสร้างสารเคลือบป้องกันบนนิวเคลียส ในพื้นที่ที่บางกว่า ก๊าซจะแตกออกแม้ว่าฝุ่นจะก่อตัวเป็นเมฆที่เรียกว่าโคม่า ลมสุริยะที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์พัดฝุ่นและก๊าซออกเป็นสองหาง หางพลาสม่ายาวและตรงและทำจากอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า หางฝุ่นสั้นกว่าและโค้งมนและทำจากอนุภาคฝุ่น หางชี้ห่างจากดวงอาทิตย์เสมอ