光电直读光谱仪由光源部分、聚光部分、分光部分和测光部分所组成。光源部分使试样激发发光;聚光部分是把发出的光聚集起来导入分光部分;分光部分是将光色散成各元素的谱线;测光部分是用光电法测量各元素的谱线强度，并指示、记录下来，或是将其测光读数换算成为元素质量分数表示出来。
1.光源发生器
光电直读光谱仪的光电光谱分析使用的光源发生器有火花发生器、电弧发生器和低压电容放电发生器等。
2.光源的电极架部分
用于装载块状试样、棒状试样和对电极。块状电极架一般能装直径20mm以上的平面试样，有的使用各种样品夹具能兼用于装棒状试样、小型试样和薄板试样。在真空光电光谱仪中，光源电极架具有使用氩气气氛的结构，氩气流量可以用流量计和自动阀来调节控制。
3.聚光装置
由聚光镜系统组成，其作用是把光源的光聚集起来，并使之射入分光系统。对于该系统一般要求能充分利用光源发出的光辐射，得到大的光强;同时要充分发挥仪器功能，达到应有的分辨能力。通常使用单透镜成像法、三透镜中间成像法和圆柱面透镜成像法，使光源发出的光成像于准直镜。
4.分光器
是由入射狭缝、分光元件和出射狭缝系统组成，进入入射系统的光，经分光元件分光，由出射狭缝系统选择各元素的谱线。由于铁的谱线很多，凶此最好用大色散的分光元件。分光器根据其内部是在真空下还是在非真空下使用，可分为真空型和非真空型两大类。
5.测光装置
由光电倍增管、积分单元、记录器或指示器等组成。内标线和分析线的光电倍增管将各自接收的从出射狭缝来的光，使之变成电流，再分别向积分电容充电。
6.真空型光电光谱仪的真空系统
由于硫、磷、碳、氮等元素的灵敏线位于200nm以下波段范围内，而这些波段的辐射将被空气吸收，因此，必须将光电光谱仪的光学系统置于真空之中，才能进行这些元素的分析。为此测定硫、磷、碳等元素时，必须使用真空光电光谱仪。真空光电光谱仪除一般光电光谱仪的装置外，还需增加真空系统和控制气氛两个装置。
