Sentralt i oppbyggingen av instrumentet står den såkalte tonehjulsgeneratoren som drives av en elektrisk motor som er synkronisert med elektrisitetsforsyningens nettfrekvens (50 (EU) eller 60 Hz (USA))- en såkalt synkronmotor. Tonehjulsgeneratoren består av en rekke såkalte roterende tonehjul som er metallskiver med nær sinusformede mønstre i periferien. En stavmagnet, med en omviklet spole som videre er koblet til en LC-parallellresonanskrets (filter), er plassert helt inn mot ytre periferi av hvert tonehjul, og det elektriske signalet fra hvert enkelt tonehjul vil da være å sammenligne med en orgelpipe. Signalene blandes sammen i forhold til registrering og tangentkombinasjon og forsterkes videre i en relativt avansert rørbasert forsterker. Orgelet produserer en temperert, varm og levende lyd. Den karakteristiske klangen fikk Hammond-orglet fra 1945 da det ble utstyrt med en elektromekanisk skanner-vibrato.