胶囊式内窥镜系统由体内组件与体外组件两大部分构成，各部分高度集成且功能互补。体内组件即一次性使用的胶囊内窥镜，外形呈椭圆柱体，典型尺寸为11 mm × 26 mm（如PillCam SB3），重量约3–5克，外壳采用医用级聚砜或聚醚醚酮（PEEK）材料，具备生物相容性与耐酸碱腐蚀能力。其核心内部结构包括：高灵敏度CMOS图像传感器（分辨率通常为512×512像素，新型号达1280×1024）、四至六颗白色LED光源（部分含蓝光或红光增强模式）、射频发射模块（输出功率≤1 mW，符合FCC Part 15规定）、微控制器（MCU）用于协调图像采集与传输逻辑、以及不可充电的一次性电池（容量约100–150 mAh，支持8–12小时连续工作）。部分高级型号还集成pH传感器、温度探头或压力感应元件，用于辅助判断胶囊所处消化道节段。

体外组件包括便携式数据记录仪、多通道天线背心（或贴片阵列）及专用工作站软件。数据记录仪通常为腰带式设备，内置大容量闪存（≥16 GB）和嵌入式处理器，负责接收、缓存并初步处理来自天线的射频信号；天线阵列由8–12个柔性偶极子天线组成，环绕患者躯干布置，确保全向信号覆盖，减少因体位变化导致的信号丢失。工作站软件运行于PC平台，提供图像解码、视频回放、病灶标记、自动出血检测（ABD）算法、报告模板生成等功能。例如，Olympus的EndoCapsule系统配套软件支持DICOM格式输出，便于与医院PACS系统集成。整套系统需通过电磁兼容性（EMC）测试（如IEC 60601-1-2）以确保在临床环境中稳定运行。