Obwohl es unterschiedliche Arten gibt, folgen die meisten Überwachungskameras einem ähnlichen Aufbau. Das Herzstück eines solchen Überwachungsgerätes bildet eine Digitalvideokamera, die heute meistens mit einem empfindlichen CMOS-Sensor und einem Weitwinkelobjektiv in Sachen Aufnahmewinkel ausgestattet ist. Videokameras sind zwar überwiegend auf das Aufzeichnen von Videoaufnahmen ausgelegt, können bei Bedarf aber auch Fotos schießen. Die Aufnahmen werden auf einer eingelegten microSD-Speicherkarte gesammelt. Bei Überwachungskameras mit Internetverbindung können die Aufnahmen alternativ auf einem Cloud-Speicher abgelegt werden, um ortsunabhängig und von jedem Internet-fähigen Gerät darauf zugreifen zu können. Moderne Überwachungskameras sind zudem mit dem Smartphone ihres Besitzers verbunden und senden Benachrichtigungen darauf.
Das dritte Kernelement einer Überwachungskamera ist der Bewegungsmelder. Ein Bewegungssensor oder ein Passiv-Infrarot-Melder nutzt elektromagnetische Wellen mit einer hohen Frequenz, um die Umgebung „abzutasten“. Auslöser können nur Objekte sein, die selbst eine Wärmequelle darstellen – zum Beispiel Menschen, Tiere oder Fahrzeuge. Einige Modelle sind mit einem kleinen Elektromotor ausgestattet und können via Fernbedienung geschwenkt werden. Die sensible Technik wird von einem robusten Gehäuse geschützt, das bei Outdoor-Überwachungskameras staub- und wasserresistent ist.