示波器的主要部分有示波管、帶衰減器的Y軸放大器、帶衰減器的X軸放大器、掃描發生器（鋸齒波發生器）、觸發同步和電源等，其結構方框圖如圖1所示。為了適應各種測量的要求，示波器的電路組成是多樣而復雜的，這里僅就主要部分加以介紹。

 
1．示波管
如圖1所示，示波管主要包括電子槍、偏轉系統和熒光屏三部分，全都密封在玻璃外殼內，里面抽成高真空。下面分別說明各部分的作用。
（1）熒光屏：它是示波器的顯示部分，當加速聚焦后的電子打到熒光上時，屏上所涂的熒光物質就會發光，從而顯示出電子束的位置。當電子停止作用后，熒光劑的發光需經一定時間才會停止，稱為余輝效應。
（2）電子槍：由燈絲H、陰極K、控制柵極G、第一陽極A1、第二陽極A2五部分組成。燈絲通電后加熱陰極。陰極是一個表面涂有氧化物的金屬筒，被加熱后發射電子。控制柵極是一個頂端有小孔的圓筒，套在陰極外面。它的電位比陰極低，對陰極發射出來的電子起控制作用，只有初速度較大的電子才能穿過柵極頂端的小孔然后在陽極加速下奔向熒光屏。示波器面板上的“亮度”調整就是通過調節電位以控制射向熒光屏的電子流密度，從而改變了屏上的光斑亮度。陽極電位比陰極電位高很多，電子被它們之間的電場加速形成射線。當控制柵極、第一陽極、第二陽極之間的電位調節合適時，電子槍內的電場對電子射線有聚焦作用，所以第一陽極也稱聚焦陽極。第二陽極電位更高，又稱加速陽極。面板上的“聚焦”調節，就是調第一陽極電位，使熒光屏上的光斑成為明亮、清晰的小圓點。有的示波器還有“輔助聚焦”，實際是調節第二陽極電位。
（3）偏轉系統：它由兩對相互垂直的偏轉板組成，一對垂直偏轉板Y，一對水平偏轉板X。在偏轉板上加以適當電壓，電子束通過時，其運動方向發生偏轉，從而使電子束在熒光屏上的光斑位置也發生改變。
容易證明，光點在熒光屏上偏移的距離與偏轉板上所加的電壓成正比，因而可將電壓的測量轉化為屏上光點偏移距離的測量，這就是示波器測量電壓的原理。
2．信號放大器和衰減器
示波管本身相當于一個多量程電壓表，這一作用是靠信號放大器和衰減器實現的。由于示波管本身的X及Y軸偏轉板的靈敏度不高（約0.1—1mm/V），當加在偏轉板的信號過小時，要預先將小的信號電壓加以放大后再加到偏轉板上。為此設置X軸及Y軸電壓放大器。衰減器的作用是使過大的輸入信號電壓變小以適應放大器的要求，否則放大器不能正常工作，使輸入信號發生畸變，甚至使儀器受損。對一般示波器來說，X軸和Y軸都設置有衰減器，以滿足各種測量的需要。
3．掃描系統
掃描系統也稱時基電路，用來產生一個隨時間作線性變化的掃描電壓，這種掃描電壓隨時間變化的關系如同鋸齒，故稱鋸齒波電壓，這個電壓經X軸放大器放大后加到示波管的水平偏轉板上，使電子束產生水平掃描。這樣，屏上的水平坐標變成時間坐標，Y軸輸入的被測信號波形就可以在時間軸上展開。掃描系統是示波器顯示被測電壓波形必需的重要組成部分。