Cấu trúc lõi của nó bao gồm cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp, lõi sắt và lớp cách điện. Cuộn sơ cấp có rất ít vòng dây và được mắc nối tiếp với mạch chính đo được; cuộn thứ cấp có nhiều vòng hơn và nối với các dụng cụ đo hoặc thiết bị bảo vệ.
Nguyên lý làm việc của máy biến dòng điện dựa trên định luật cảm ứng điện từ Faraday, đạt được sự biến đổi dòng điện thông qua tỷ số vòng dây (tỷ số biến đổi) của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Trong quá trình hoạt động, lực từ động do dòng điện sơ cấp tạo ra phần lớn bị triệt tiêu bởi lực từ động do dòng điện thứ cấp tạo ra, dẫn đến dòng điện kích thích rất nhỏ.
Khi máy biến dòng đang hoạt động, mạch thứ cấp của nó phải luôn đóng, có trở kháng tải rất thấp, hoạt động gần như bị đoản mạch. Nghiêm cấm hở mạch ở phía thứ cấp; nếu không, điện áp cao nguy hiểm sẽ được tạo ra ở phía thứ cấp, gây nguy hiểm cho sự an toàn của thiết bị và con người. Vì vậy, phía thứ cấp phải được nối đất chắc chắn trong quá trình vận hành.