Lampa elektronowa składa się ze szczelnego naczynia (najczęściej szklanego, czasem stalowego) z umieszczonymi w niej elektrodami. Z wnętrza wypompowano powietrze, dlatego nazywa się je lampami próżniowymi. W lampie elektronowej znajdują się przynajmniej dwie elektrody - anoda i katoda, pomiędzy nimi mogą przepływać swobodne elektrony. Źródłem swobodnych elektronów jest katoda. Jeżeli katoda jest podgrzewana (pośrednio lub bezpośrednio) to elektrony są emitowane na wskutek zjawiska zwanego termoemisją. Natomiast lampy z zimną katodą emitują elektrony dzięki specjalnym materiałom (np. cez) wrażliwym na światło czy pole elektryczne. W zależności od liczby elektrod lampy dzielimy na diody (2 elektrody), triody (3 elektrody), pentody (5 elektrod), heksody itd. W lampach o dużej mocy (powyżej 1 kW) lampy są chłodzone wodą lub powietrzem. W każdej lampie próżniowej oprócz elektrod znajduje się mała płytka z pochłaniaczem gazów (getterem). Zadaniem pochłaniacza jest poprawienie próżni przez chemiczne lub fizyczne wchłanianie resztek gazów. W lampach małej mocy pochłaniaczem jest bar, napylony na wewnętrzną ściankę bańki. Warstwa baru tworzy charakterystyczną lustrzaną plamę na ściance. Dolna część bańki zakończona jest cokołem zawierającym wyprowadzenie elektrod lampy i grzejnika.