扫描仪主要由光学成像部分、机械传动部分和转换电路部分组成（如MICROTEK扫描仪内部构造示意图所示），这几部分相互配合，将反映图像特征的光信号转换为计算机可接受的电信号。
光学成像部分是扫描仪的关键部分，也就是通常所说的镜组。扫描仪的核心是完成光电转换的光电转换部件，目前大多数扫描仪采用的光电转换部件是电荷藕合器件（CCD），它可以将照射在其上的光信号转换为对应的电信号。打开扫描仪的黑色上盖，可以看到里面有镜条和镜头组件及CCD。除核心的CCD外，其它主要部分有：光学成像部分的光源、光路和镜头。
转换电路俗称机器主板，它负责完成一切电路的伺服工作，A/D转换工作，当然也包括镜组给它的数字信号的处理。机械传动部分包括步进电机、扫描头及导轨等，主要负责主板对步进电机发出指令带动皮带，使镜组按轨道移动完成扫描。
扫描仪工作时，首先由光源将光线照在欲输入的图稿上，产生表示图像特征的反射光（反射稿）或透射光（透射稿）。光学系统采集这些光线，将其聚焦在CCD上，由CCD将光信号转换为电信号，然后由电路部分对这些信号进行A/D转换及处理，产生对应的数字信号输送给计算机。当机械传动机构在控制电路的控制下带动装有光学系统和CCD的扫描头与图稿进行相对运动，将图稿全部扫描一遍，一幅完整的图像就输入到计算机中去了。
如MICROTEK双平台扫描仪内部光路构造示意图所示，扫反射稿时上灯管（下灯管熄灭）发光透过玻璃照到被扫物体上，反射的光线经过几个镜条的反射后形成光路，通过镜头聚焦后照射在CCD上。扫透射稿时下灯管（上灯管熄灭）发光透过玻璃和镜组遮光板照到被扫物体上（蓝色光路）。