范德格拉夫起电机结构如图所示，主要部件是一个装在直立绝缘管上的巨大空心金属球和一个装在管内上下两个转轮上的绝缘传送带。下转轮用电动机带动旋转，使传送带左边向上右边向下地运动，在下转轮旁放置一台高电压电源，电源的一端通过尖端导体产生的电晕放电将电荷喷射到传送带上。在上转轮旁放置另一与金属大球相连接的尖端导体。由于尖端放电以及电荷具有趋于导体空腔外表面的倾向，传送带上的电荷就被不断地传送到金属大球的外表面，使之电压不断升高。范德格拉夫起电机能产生的最高电压与金属大球的半径有关，半径为1米的金属大球约可产生百万伏量级的高电压。为了减少大气中的漏电，提高电压，减小体积，可将整个装置放在充有10～20个大气压的氮气钢罐中。

范德格拉夫起电机示意图

范德格拉夫起电机在科学研究中用作电子、质子或离子的加速电源，相应地称为电子、质子或离子静电加速器。这类加速器可用来做物理学的基础研究，以及核技术的应用研究，如离子注入等。它还为分子生物学、表面物理、束箔光谱学、辐射化学、辐射育种和放射生物学等边缘学科的发展提供了重要的技术设备支持。