電子束焊機由電子槍、高壓電源、真空機組、真空焊接室、電氣控制體系、工裝夾具與作業臺行走體系等部分組成。
電子束焊機的要害部件是電子槍，電子槍中陰極經電流加熱后，在陰陽極間幾十至上百千伏的加速電壓效果下發射出電子流，該電子流在偏壓柵極的控制和聚束效果下構成一束電子從陽極孔中穿過，通過電子槍隔離閥后在聚集磁透鏡的效果下以極高的能量密度和光速70%的速度注入焊接工件、強大的電子動能敏捷轉化為熱能將焊接工件部分熔化而達到焊接的意圖。

由于電子槍作業在高壓情況下，同時為了削減電子在射入工件前與其他氣體分子磕碰而引起能量損失和電子束發散，電子槍與焊接室都必須在必定的真空狀態下作業。