Maskinen består av en pumpe og en gassutvekslingsenhet, og er i tillegg forsynt med en varmeveksler og et filter for fjerning av koagulert blod. Forskjellige prinsipper har vært benyttet for gassutveksling og pumpemekanisme siden den første funksjonelle maskinen ble forsøkt på katter i 1937 av John Gibbon, som den 6. mai 1953 gjennomførte den første vellykkede åpne hjertekirurgi med hjerte–lunge-maskin.