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CT设备由四个主要子系统构成：X射线发生系统、数据采集系统、计算机系统和图像显示系统，图2-6是CT设备的典型结构。
X射线发生系统由高压发生器、X射线管、束光器、控制台等组成，其作用是提供稳定、满足要求的X射线光束。
图2-6 CT设备的结构示意图
随着CT设备的成像速度加快，X射线发生系统必须满足高毫安秒（mAs）输出量、焦点准确以及高热容量的要求。16排以上CT的球管热容量多大于7.5MHU，128排CT的球管等效热容量可以达到30MHU。有些X射线球管着力提高散热率，将所有的旋转轴承放置于金属真空部件之外，直接冷却球管的阳极，被称为球管阳极直接冷却技术。该技术的冷却率达到4.7MHU/min，显著地降低了对球管热容量的要求。
高压发生器由高压变压器、X射线球管灯丝变压器、高压整流器、高压交换闸、高压插头和插座等高压部件组成。近年来，固态高压发生器逐渐取代了油封的高压发生器，降低了发生器的体积和重量。
控制台是CT控制系统的一部分，控制曝光的停启，预设和控制kV、mA值、曝光时间，以确保机器的运行安全和及时发现故障。准直器的作用是将X射线管产生的圆锥形光束转变为线形或者扇形光束。CT机的准直器按装配的位置，分为X射线管准直器和探测器准直器，两者的位置需要精密配合，才能保证数据的准确采集。
数据采集系统由检测器、扫描机架及配套扫描床等主要部件组成。
探测器由数百个排列成向心弧状的单元阵列组成，与X射线管相向放置，有固体探测器和气体探测器两种类型，常用的是固体探测器。
固体探测器常用的闪烁材料有碘化钠NaI、碘化铯CsI和锗酸铋BGO等，这些物质被X射线照射后，具有较高的发光效率及较好的能量分辨率。在自身发光波段内无吸收，透过率较高，发光衰减时间短，有较好的热稳定性和化学稳定性。在主基体内有选择地固溶一定量的稀土和碱土离子后，制成陶瓷闪烁体，其X射线的利用率达到99%，且余辉短，可以满足螺旋扫描对高效率、短时间反复采集信号的要求，图像稳定，环状伪影少。闪烁晶体与光子检测电路组成探测器单元，多排螺旋CT的探测器往往由数万个探测器单元组成，以实现高空间分辨率成像。固体探测器的输出信号强度与环境温度的关系较大，常用加热或冷却的方法保持探测器温度的相对稳定。
扫描机架是重要辅助部件，机架上安装有扫描传动机构、旋转框架、X射线管、准直器、检测器以及控制和指示电路等。扫描时框架在马达的带动下，做旋转运动。现在多采用滑环式结构。
所谓滑环式，是将X射线管和探测器置于内旋转架上，X射线管由装在内框架上的碳刷和外机架的滑环接触供电，探测器接收的信号采用光电耦合方式传给外机架。因为内框架和外框架之间无直接电缆连接，所以内旋转架可以单向连续360°旋转。高压发生器置于机架外，通过机架内滑环向X射线管传送高压电低电流的方式被称为高压滑环式，优点是内框架简单轻巧，但易产生高压噪音，常在密闭腔体灌注加压惰性气体，以减少打火现象。高压发生器安装在内旋转框架上，通过机架内低压滑环向其供电被称为低压滑环式，传输低压大电流，缺点是内框架上配有高压发生器，设计和日常维修复杂。
计算机系统由操作台、医生工作站和外围设备组成。计算机系统的主要作用是将数据采集系统得到的数据，重建为CT图像；生成并显示图像，并控制图像的传输、存储；控制CT机器的运行。
计算机必须能处理大量数据，调度整个CT机各部分功能件的动作，对数据流进行缓冲。软件系统是图像处理、显示、辅助医疗诊断、辅助故障诊断、机器各系统之间的管理的核心，如CT的系统程序，完成图像处理系统的管理调度，并控制CT的成像过程；系统诊断程序检查系统的正确性，诊断系统故障以保证系统的可靠和维修方便。
图像显示系统包括计算机软件、显示器和计算机硬件设备。典型的应用是窗技术：人体组织CT值的范围为-1 000H到+1 000H，但人眼仅能分辨16个灰阶。为了分辨CT值相近的组织，可以根据诊断需要调节图像的窗宽和窗位。窗宽指CT值显示范围，如窗宽为160H，则CT值分辨率为160H/16 = 10H，即CT值差别超过10H的组织可以被分辨出来。窗位是窗宽的中间值，窗位低的图像亮度高，呈白色；窗位高的图像亮度低，呈黑色。图像显示软件应能方便地调节窗宽和窗位。
图像显示软件的功能还包括：图像放大，使某一兴趣区放大若干倍供观察；图像镜相反转，使观察起来更为方便；窗位检测，选出一段特定的CT值范围，从图像中勾画出来，与周围的不同组织加以区别；图像比较，同时在荧光屏上显示多幅图像；CT值测量，计算某一兴趣区的CT值；三维显示，将CT断层图像以三维形式显示，包括MIPs和MinPs（最大和最小密度投影）、SSD（3D遮盖表面显示）、3D虚拟内镜和MPR（多平面重建）等。这些功能能帮助医生直观地作出临床诊断。