這座渾儀是用青銅鑄成，旋轉用的軸心是鐵，因歷時五百多年，本來金光閃耀的面貌已變成青綠古銅色。構造大致可分上層和基層兩組；體積高2.75公尺，長2.46公尺，寬2.48公尺。

I基層
構造甚為簡單，只是由田形框、四條飛龍柱、四座銅山構成。田形框稱："水趺"，因上面刻有水渠以水取平水。水趺中心立有鼇雲柱，上承子午圈，水趺四角並立四條飛龍柱，每條飛龍均用一爪托起地平圈，另一爪則以鐵鍊牽著銅山（古稱：乾山、坤山、艮山、巽山。）取龍能興雲雨的意思。

II上層
構造頗為複雜，但對天球座標有認識者，並不難了解。上層的
構造分：
1．外層叫六合儀
2．中層叫三辰儀
3．內層叫四遊儀。

1.外層：固定不動的地平、赤道座漂，含意上下四方的位置，故稱：「六合儀」。並由
1）地平圈
2)子午圈
3)赤道圈
所構成。

1）地平圈：與地面平行的平臥單厚環，由四條飛龍柱托起。環的上方刻有水渠繞環一周，其功用是用水取平水，使地平圈安裝得準確與地平線一般；環的外側刻有天干地支八卦方位，內側刻十二國分野。

2）子午田：與地面垂直90度，又與地平圈連接直立的厚雙環。底部有鼇雲柱支撐，雙環本身相距4公分，相夾北極軸高出地平圈39度許）和南極軸（低入地平圈39度許）。由此可見這座渾儀是依據北京地理緯度而造。雙環外側都刻有周天的細緻度分，但沒有數字，這雙環古稱："天元子午圈"。

3）赤道圈：與地平圈斜立3909’，並與子午圈，地平圈連接的簿單環，刻有十二時百刻。這單簿環古稱"天常赤道圈"。

2．中層：能東西旋轉的赤道座標，含意日月星辰，故稱：，三辰儀。由
1]二至圈
2]二分圈
3]赤道圈
4]黃道圈
構成。

3．內層：除能東西旋轉外，窺管更能南北移動，故稱「四遊儀」。
由一個並立雙環和一支窺管所組成，雙環南北極有圓洞，
以便極軸穿過，使此雙環如三辰儀一樣能東西旋轉，環
由側面刻有365. 25度周天刻度，環由北至南有直距，直
距中心作窺管的圓心（整個上層的中心），而窺管兩頭
夾在雙環相距之間，可以上下移動，窺管的視野約0.68
度，管口直徑2公分.


(1)二至圈：與二分圈作十字連接相交於南北兩極的雙環。兩極之間相距90度並有赤道圈也作十字連接；黃道圈則距赤道南北23．5度連接。此南北雙環代表天球赤經6時及18時，均是每年夏至和冬至，太陽正好移動到這環與黃道相交動，故稱："二至圈"。雙環兩側均刻有
365． 25度的周天刻度。

(2)二分圈：與二至圈作十字連接相交於南北極的單環。南北極點並有圓孔，使極軸穿過，使整組中層的三辰儀可東西旋轉。兩極之間相距90度並有赤道圈作十字連接；黃道圈也在此環赤道相交處作23．5度傾斜相連。此南北單環代表天球赤經0時及12時，均是每年春分利秋分太陽正好移動到這環與黃道相交處，故稱："二分圈"

(3)赤道圈：為一東西單環並與二分圈和二至圈的南北極之間相距90度連接。黃道圈則傾斜23．5度連接此環與二分圈連接處。面刻有廾八宿。此環因也是與整組三辰儀各環作東西旋轉，故稱："遊旋赤道圈".

(4)黃道團：與遊旋赤道圈在二分圈上作23．5度傾斜連接的雙環，內側斜刻有廿八宿刻度。此環是代表太陽每天在大空移動的位置，古人把太陽在天空移動路線稱為黃道，故稱："黃道圈"