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B超设备由超声信号的发射/接收模块、回波信号处理模块、扫描变换器模块以及图像处理等模块组成。
发射/接收模块的作用是产生超声脉冲，进行声束扫描，回波信号的采集和合成，即超声探头。该模块根据检查的需要，控制发射脉冲的延时以实现聚焦和改变孔径，并根据扫描顺序将单极性脉冲送到相应的振元上，使振元产生持续时间极短的机械振荡。该发射后即转入接收，然后再按顺序发射下一束超声脉冲，直至完成扫描。单极性脉冲的电压值通常为100V，与探头换能器的压电材料有关。脉冲宽度与探头的工作频率有关，频率高则脉冲宽度窄，有助于提高距离分辨率，即纵向分辨率。超声诊断设备可以携带多种不同的超声探头，通过更换探头实现不同的用途，用于腹部、心脏或小器官的诊断。
回波信号处理模块由前置放大器、时间增益补偿TGC、动态滤波（DF）电路、对数放大电路和边缘增强电路等组成。该模块对回波电平信号进行时域处理，首先要完成回波信号的前置放大和从多振元的回波信号合成不同深度和不同扫描线的最终信号，还需要完成合成的回波信号的增益补偿、检波和边缘增强。
由探头振元获取的回波信号幅度通常为10～30μVp-p，传输过程中的衰减和信号合成电路本身噪声（30Vp-p），会降低回波的信噪比。为此，在信号合成电路之前设置前置放大器，可以提高整机的信噪比。接收信号的合成过程是多振元发射聚焦的逆过程，同一焦点的回波到达各个振元的声程不同，且关于中心振元两边对称。由于声程的原因，中心振元先收到信号，两侧振元后收到信号，通过调相电路中的延迟线，可以将各路回波信号调整到同步，而后将其合成。对于不同距离的回波，通过孔径控制来改变孔径大小，对近距离的回波，仅取中心区域的信号。
超声能量在人体中传播时随着深度的增加而逐渐减弱，超声波频率为3MHz时，其衰减可达3dB/cm。界面声阻抗相同时，距离近的界面产生的反射回波强，距离远的界面反射回波弱。为了使相同声阻抗界面的回波幅度一致，近距离回波信号应有较小的增益，而较远距离的回波应有较大的增益。界面的深度表现为回波接收的时间先后，对先到达的回波，采用较小的增益，而对于后到达的回波使用较大的增益，可以实现时间增益补偿。
发射信号并非单一频率，探头接收的回波信号也是有一定带宽的，近场的回波频率成分主要集中在频带的高端，随着探测深度的增加，高频成分的衰减要比低频成分的衰减大，回波频率成分逐渐向频带的低端偏移。动态滤波器技术的滤波频率是不固定的，对于体表的回波选择具有良好分辨力的高频分量，即高通滤波；随着回波接收深度的增加，滤波特性逐渐由高通转为低通，滤除深部以高频为主的噪声干扰，以获得体表血管系统和深部脏器分辨力均良好的图像。
扫描转换器实质上是一台带有大容量存贮器的数字计算机，接收视频图像信息，进行数字化存贮和处理，在标准电视监示器上显示。由于该模块以一种扫描格式（如逐线扫描方式）接收信息，并转换成另一种格式（电视光栅线），故而被称为扫描转换器。其特点是以主存贮器而不是以CPU为中心，读写地址和内存数据并不直接与CPU发生联系，从而加快了图像处理的速度，可以实现实时动态地显示超声图像。主存贮器中的信息可以采用多种读出方式，如对实时写入的超声数据，按先入先出的原则，随写随读，即可得到实时显示的图像；若对写入的数据重复两次读出，使一次超声扫描获得的信息在荧光屏上相邻两条扫描线上显示，则可获得放大的图像显示；改变选定的读出数据范围，还可以使显示区域在整个探测深度作视野移动；如果停止存贮器的写入，并对已存贮的一帧图像数据重复不断地读出，则在荧光屏上得到的将是一幅静止的图像，即所谓的“冻结”方式。
图像处理模块是B超设备的重要组成部分，其图像处理功能包括：灰度修正、灰阶的扩展与压缩，伽马校正、直方图均衡、放大与插行处理以及正负像翻转等，以提高图像清晰度、突出具有诊断价值的图像特征。