Cấu trúc của một máy biến dòng rất giống với máy biến áp bình thường. Lõi sắt của máy biến dòng bao gồm các lá thép silic. Máy biến dòng (CT) về cơ bản có một hoặc nhiều vòng cuộn sơ cấp có diện tích mặt cắt ngang lớn. Trong một số trường hợp, dải mang dòng điện cao có thể đóng vai trò là cuộn sơ cấp. Nó mắc nối tiếp với đường dây mang dòng điện cao.

Máy biến dòng bao gồm cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp, lõi sắt, giá đỡ cách điện và đầu ra. Lõi sắt của máy biến dòng được làm bằng các lá thép silic nhiều lớp. Cuộn sơ cấp của nó được mắc nối tiếp với mạch chính và thông qua dòng điện I1 đo được, một từ thông xoay chiều được tạo ra trong lõi sắt, do đó cuộn thứ cấp tạo ra dòng điện thứ cấp I2 tương ứng. Nếu bỏ qua tổn hao do kích thích thì I1n1=I2n2, trong đó n1 và n2 lần lượt là số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Tỉ số biến đổi của máy biến dòng là K=I1/I2=n2/n1.

Do cuộn sơ cấp của máy biến dòng được nối với mạch chính nên cuộn sơ cấp phải được nối đất bằng vật liệu cách điện phù hợp với điện áp dây sơ cấp để đảm bảo an toàn cho mạch thứ cấp và cơ thể con người. Mạch thứ cấp gồm cuộn thứ cấp của máy biến dòng, dụng cụ đo và cuộn dòng của rơ le mắc nối tiếp. Máy biến dòng có thể tạm chia thành hai loại, máy biến dòng để đo lường và máy biến dòng để bảo vệ.

Nguyên lý hoạt động của máy biến dòng dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Đó là cuộn sơ cấp thường mang toàn bộ dòng điện của đường dây chạy qua nó. Khi máy biến dòng làm việc, mạch thứ cấp của nó luôn đóng. Do đó, dụng cụ đo và mạch bảo vệ được mắc nối tiếp với cuộn dây. Trở kháng rất nhỏ và trạng thái làm việc của máy biến dòng gần với ngắn mạch.