系统主要由地震监测系统和水位监测系统组成。地震监测系统监测定位在海洋中潜在的可能引起海啸的地震，如果地震发生的区域和地震震级符合判定的海啸发生准则，就会对相关的地区发布临近海啸灾害预警报；如果布设在海洋的水位监测仪器也同时观测到海啸，则警报会发布到整个地区（如太平洋地区）。

在地震发生的前后，对地震活动及其主要前兆现象进行监测和数据收集。地震监测系统由固定台网和流动台网组成。固定台网由一定数量的、建立在固定地点的地震台和一个专门负责地震业务管理的部门组成，实行对目标区域地震活动情况的长期监测。流动台网是为了满足地震预报研究和地震学的需要，或者在某处区域内发生地震以后，为了监视地震区域以及相邻区域内的地震情况，临时建立的地震台和地震处理中心。

传统的水位监测系统主要由验潮站构成，是在选定的地点，设置验潮仪或水尺，记录水位升降变化，进而研究潮汐性质和掌握该区域潮汛变化规律的观测站。此外，海啸浮标也被广泛应用于海啸业务化预警，利用海啸浮标数据可推算出震源信息，并利用海啸数据库得到海啸预警，具有较快的预警速度和较高的预报精度。

国际海啸预警系统（International Tsunami Warning System; ITWS）由地震与海啸监测系统、海啸预警中心和信息发布系统构成，由太平洋海啸预警中心（Pacific Tsunami Warning Center; PTWC）和美国、澳大利亚、加拿大、智利、中国、日本、法国、俄罗斯、朝鲜、墨西哥、新西兰等26个国家和国际组织构成，太平洋海啸预警中心是国际海啸预警系统的运行中心，中国于1983年加入国际海啸预警系统。该系统的主要任务是测定发生在太平洋海域及其周边地区能够产生海啸的地震位置及其大小，如果地震的位置和大小达到了产生海啸标准，就要向各成员国发布海啸预警信息。