CT 機最重要的組成部分包括在掃描機架中的 X 光球管，及其對面的一排探測器。開啟CT的蓋子，轉動的內部結構好像滾筒洗衣機，當機架繞著人體旋轉一圈，X 光也照了一圈，經計算機處理後就能得到截面圖。
X 光球管外殼是用熔點高、絕緣強度大的鉬組硬質玻璃製成。內部真空以減少對電子的阻擋，並分成兩極，通電時，電壓差可達 150kV。
在陰極的這個位置，裝有鎢制燈絲，單獨接入 6~12V 的低壓電，像燈泡一樣發光發熱並放出高能電子，溫度越高，電子越多。
在兩極電壓差的影響下，電子將從陰極快速撞擊在由錸鎢合金製成的陽極靶盤上，因為遇到原子外層的電子雲減速，電子損失的動能就會轉化成“制動輻射”(bremsstrahlung)。
此外，陽極靶盤上的原子，其本身低能級的內層電子會被陰極發出的電子撞飛，這時高能級的外層電子就會往裡躍遷，填補空位，損失的能量就會轉化成“特徵輻射”(characteristic x-ray)。
兩種輻射的合起來就是CT X球管射出的X 光，波長在 0.01~10 nm 之間。不同能量對應不同的X射線光譜，下圖中顯示了一些CT製造商使用的典型X射線光譜。其中突起的幾個尖狀物就是特徵輻射部分，而連續的部分則是制動輻射減去被過濾掉低能量硬化後的射線。濾掉低能部分是因為光子能量太低無法穿過人體到達探測器，無法貢獻影像資訊反而給病人徒增劑量。一般來說，射線的平均能量為最大能量的1/3。
電子到光子的轉換效率更是低於1%，其他全部轉換為熱能。電子束長時間轟擊陽極靶某一點會產生巨大熱量，不能長時間連續工作，否則陽極靶會被燒蝕。
