矿用电机车主要由机械和电气两大部分组成。
车架是机车的框架，由厚钢板焊接而成。支撑机车上的机械和电气装置；轴箱主要作用是固定、密封防护轴承，并利用轴承箱体两侧的导向槽将轮对连接到车架上，在机车行驶中可使轮对相对车架在一定范围上下自由活动。轮对一般由两个车轮压装在一根轴上而成，其作用是使牵引电动机的转矩作用在轨道上产生机车的牵引力和制动力，使机车在轨道上通过车轮滚动平稳运行；按照制动方式的不同可将制动装置可分为机械制动和电气制动两类。机械制动装置是利用机械闸进行制动。电气制动时利用牵引电动机进行的耗能制动；撒砂装置的作用主要是为了提高车轮和轨道间的摩擦系数，增加了他们之间的摩擦力。
牵引电动机是电机车的主要设备之一，目前矿用电机车都采用直流串激电动机牵引；控制器是操纵牵引电动机及电机车运行的重要设备。它由主控制器和换向器两部分组成，两者又分别称为主轴和换向轴；自动开关是电机车主回路的电源开关，实际上也是电动机动力回路的保护装置。矿用电机车前、后均安装了照明灯，这些照明灯通常由接触网路供电；启动电阻一般由若干个单独的电阻组成，各电阻之间有不同的连接方式，从而得出不同的阻值，其作用是限制启动电流；受电弓是安装在机车顶部，从架空电网受取电能的电气设备。受电弓按其本身构造可分为弓式和接触式两种，矿用电机车多采用前者。
