Et teltronrør er en helium- eller hydrogenfylt glasskule med en sidesylinder. Gasstrykket i kula er svakt, ca. 1 Pa, som et kompromiss mellom å ikke bremse for mange elektroner på veien, og å påvise elektronstrålen optisk; gassatomer (He) eller -molekyler (H) lyser der de treffes av elektronstrålen. I sidesylinderen ("tuten") sitter det en såkalt elektronkanon som skyter en rett, kontinuerlig, tynn stråle av elektroner inn i kula. Elektronkanonen består av en opphetet katode og en anode (positiv elektrode i forhold til katoden), som setter opp et elektrisk felt ved en manuelt innstillbar anodespenning. Katoden består av en glødetråd som varmes opp elektrisk. Oppvarmingen fører til at elektroner frigis fra katodens overflate (dette kalles emisjon) og samles i en sky rundt og nær den. Skyens størrelse begrenses av den samlede negative ladningen, som sender videre elektroner tilbake til katoden. Forbruk av skyens elektroner etterfylles fra katoden. På grunn av feltet fra anoden løsrives elektroner fra skyen og akselereres mot den. Anoden er formet som en hul sylinder som har en plate med et lite hull i enden. På utsiden av hullet ligger noen plater som fokuserer strålen og stopper anodens felt. De elektronene som passerer hullet går nå videre inn i teltronrøret med en konstant hastighet som er gitt av anodespenningens styrke. Elektronene som treffer anoden går gjennom anodespenningsforsyningen tilbake til katodenivået og er unyttige. Oppbyggingen er prinsipielt svært likt et bilderør for TV eller et oscilloskoprør, men det settes ikke opp interne felter i røret for ytterligere akselerasjon av strålen.