射电望远镜由四部分组成：天线系统、接收机系统、数据采集系统和计算机。射电望远镜从天线连续性性质，可分为连续和非连续孔径天线（见连续孔径射电望远镜），从天线可驱动性来分，又分为可驱动和固定射电望远镜，但它们基本结构和各个部分的功能非常类似（见图）。

射电望远镜基本结构示意图

①天线系统。包括主反射面（可能还有副面）、支撑反射面的支架和馈源（feed），在射电天文里，一般把它简称为天线。天线系统中的主反射面收集从天体来的辐射，支架的作用是随时可指向所要求的观测目标、能随天球转动跟踪监视射电源、有显示天线指向天体位置的装置（码盘）。馈源是在天线系统的焦点上，把电磁波能量收集起来，并输入给接收系统的设备，它的功能是把自由空间的电磁辐射转换成接收系统输入传输线（如同轴线和波导）可接收的电磁波。

天线系统有多个参数来表征它的工作性能。对于一个连续孔径天线来说，最主要的是天线主反射面的口径和它的面板精度。口径的大小决定天线系统接收辐射的面积，它很大程度上决定射电望远镜的灵敏度。而面板精度决定射电望远镜的工作波长范围。由于射电望远镜要接收波长范围跨度约为五个量级，不可能用一架相同的天线系统来完成。对应于太赫兹波（30微米～3毫米）、亚毫米波（0.1～1毫米）、毫米波（1～10毫米）、厘米波（0.1～1厘米）和米波（1～30米）射电望远镜都对应有不同的天线系统。

②接收机系统（见射电天文接收机）。是把馈源输出的电磁辐射场信号经过放大和加工，使它成为与天体辐射成正比且可测量的一种探测器。从遥远天体来的射电辐射是一种相当微弱的电磁辐射信号。一个典型射电源的发射流量密度为1央，这意味着在射电望远镜的口面接收到的射电信号辐射流是10^-26瓦·米^-2·赫兹^-1。射电辐射接收机是极微弱信号的接收系统。

③数据采集系统。是采集接收机系统输出信号的设备，也可以称为射电望远镜的终端。从采集射电信号的带宽来分，它可分为两大类，它们分别是测量天体总强度的辐射计和具有高频率分辨率的谱线接收机。

④计算机。它们存储射电望远镜数据采集系统所采集的数据，供观测者使用。另外，它们有控制天线按观测纲要运转，指向所要求观测不同的天体，以及跟踪天体观测所需要的时间等功能。