(一)客体要件
非法制造、买卖、运输、储存危险物质罪侵犯的客体是公共安全，即不特定多数人的生命、健康和重大公私财产的安全。同时还侵犯国家的毒害性、放射性、传染病病原体物质管理制度。本罪是涉及到危险对象的犯罪，但并不表现为对这种对象的破坏，也不具有投放危险物质等罪一经实施即会同时造成多人死伤或公私财产广泛破坏的特点。将其归入危害公共安全罪中，就在于毒害性、放射性、传染病病原体等危险物质，一旦被犯罪分子控制，有可能危及到广大人民群众的生命安全、国家财产的安全，给社会治安留下极大隐患。由于毒害性、放射性、传染病病原体物质其自身具有的危害人身健康的属性，因此国家历来对毒害性、放射性、传染病病原体物质的合理利用(包括生产、运输、储存)都实行严格的管理制度。并且在有关的法律、法规中，对开采、生产、运输、储存、研制开发和合理利用的主体即单位和个人都有明确的规定，任何单位和个人都不得擅自从事上述行为。这也是出于保护人民群众身体健康和公共安全的目的。
(二)客观要件
本罪在客观方面表现为非法买卖、运输核材料的行为。非法买卖核材料是指违反国家对核材料的管制规定，未经国关都门批准，以金钱或者实物作价，擅自购买或销售核材料。非法买卖核材料具体有三种情况：
1、没有经过国家有关门的批准而擅自购买或销售核材料;
2、超出国家有关部门批准的种类而购买或销售核材料;
3、超出国家有关部门批准的数量购买或销售核材料。
买卖包括购买与销售两种行为，行为人只要实施了购买与销售两种行为之一的，即为非法买卖核材料，并不要求行为人既实施了非法购买行为，又实施了非法销售行为，才成立非法买卖核材料。非法买卖核材料，既有以金钱为交换条件的非法买卖，也有以实物为交换条件的买卖;既有个人之间的非法买卖，也有单位之间的非法买卖;还有单位与个人之间的非法买卖。如果明知是走私进口的核材料而直接向走私人购买，或者明知是走私人购买核材料进行走私出口而卖给走私人核材料，或者在内海、领海收购、贩卖核材料，没有合法证明的，则不构成本罪，应以走私核材料罪论处。
(三)主体要件
本罪主体为一般主体，即达到法定刑事责任年龄、具有刑事责任能力的自然人都可以构成。根据本条第3款的规定，单位也可成为本罪主体。单位
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