เครื่องเล่นคาราโอเกะอย่างง่ายนั้น ประกอบด้วยอินพุทเสียง เป็นตัวเปลี่ยนระดับเสียงดนตรี (ไม่ใช่เสียงนักร้อง) และเอาต์พุตเสียง สำหรับเครื่องที่มีราคาถูกบางรุ่น พยายามจะลดเสียงร้อง โดยสามารถป้อนเสียงร้องปกติเข้าเครื่อง และลดเสียงของนักร้องเดิมลง แต่วิธีนี้ไม่ค่อยจะมีประสิทธิภาพนัก สำหรับเครื่องที่พบเห็นทั่วไปส่วนใหญ่จะเป็นการผสมเสียงด้วยอินพุทไมโครโฟน ที่มีเครื่องเล่น DVD, LD (เลเซอร์ดิสก์), Video CD หรือ CD+G อยู่ในเครื่อง เครื่องเล่น CD+G นั้นใช้แทร็คพิเศษ เรียกว่า ซับโคด (subcode) หรือรหัสย่อย เพื่อเข้ารหัสเนื้อเพลงและภาพที่แสดงบนจอ ขณะที่รูปแบบอื่นๆ นั้นปกติจะแสดงผลทั้งภาพและเสียง ในบางประเทศ คาราโอเกะที่สามารถแสดงเนื้อได้ เรียกว่า KTV

เครื่องเล่นคาราโอเกะส่วนใหญ่จะมีเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงระดับเสียงดนตรีโดยกรรมวิธีทางอิเล็กทรอนิกส์ ทำให้นักร้องสมัครเล่นสามารถร้องเพลงพร้อมกับเปิดเสียงดนตรีเดิมได้ โดยเลือกระดับเสียงที่เหมาะกับช่วงเสียงของตน ขณะเดียวกันก็ยังคงจังหวะเดิมของเพลงเอาไว้ สำหรับระบบเก่ามากๆ บางระบบจะใช้เทปคาสเซ็ต (ยังมีระบบเก่ามากๆ บางระบบที่ใช้เทปคาสเซ็ต และเปลี่ยนแปลงระดับเสียงโดยการเปลี่ยนระดับความเร็วในการเล่น แต่ไม่มีขายแล้วในตลาดปัจจุบัน และไม่มีให้บริการในเชิงพาณิชย์เช่นกัน)

เกมที่ใช้คาราโอเกะนั้น จะมีการพิมพ์หมายเลขเรียกเพลง ซึ่งผู้ใช้จะสามารถร้องได้นานเท่าที่ต้องการ สำหรับบางเครื่องนั้น เกมนี้มีการตั้งโปรแกรมเอาไว้ก่อน และอาจจำกัดแนวเพลง ทำให้ไม่สามารถเรียกเพลงที่คนอื่นๆ อาจไม่รู้จักได้ เกมนี้ในบางส่วนของอเมริกาและแคนาดา เรียกกันว่า "คามิคาเซ คาราโอเกะ" (Kamikaze Karaoke)

เครื่องบันเทิงราคาถูกจำนวนมาก (อย่างเครื่องบูมบ็อกซ์) ก็มีโหมดสำหรับร้องคาราโอเกะ ที่พยายามจะขจัดเสียงร้องออกจากแผ่นซีดีเพลง (Audio CD) ทั่วไป ที่ไม่ใช้ซีดีคาราโอเกะ ซึ่งทำได้โดยควบคุม center removal จากข้อเท็จจริงที่ว่าเสียงร้องส่วนมากจะมีความถี่อยู่บริเวณกลางช่วงความถี่เสียง และเมื่อเป็นเช่นนี้ ก็หมายความว่า เสียงร้อง จะมีระดับความดังเท่ากันในช่องสเตอริโอทั้งสองข้าง และไม่มีความต่างเฟส การได้แทร็คโมโนของคาราโอเกะจำลองนี้ ช่องสัญญาณซ้ายของเสียงเดิมจะถูกลบออกจากช่องสัญญาณขวานั่นเอง

วิธีการหยาบๆ ในการขจัดเสียงร้องแบบนี้นี้ปรากฏออกมาให้เห็นว่ามีประสิทธิภาพที่ต่ำมาก ผลกระทบที่พบทั่วไปก็คือได้ยินเสียงก้องของแทร็คเสียงร้อง (อันเนื่องมาจากเอคโค่สเตอริโอ) ที่ป้อนไปยังเสียงร้อง) และเสียงดนตรีอื่นๆ ที่บังเอิญถูกผสมเข้าในช่วงความถี่ตรงกลางถูกกำจัดออก (ดนตรีโซโล่ กลอง/สแนร์) ทำให้คุณภาพเสียงลดลงมาก

ในประเทศไทย พบได้สองรูปแบบ ได้แก่

1. วิดีโอซีดี (VCD) มักพบได้ตามร้านขายเพลงทั่วไป ออกโดยเจ้าของลิขสิทธิ์เพลงหรือค่ายเพลง มักจะมีมิวสิกวิดีโอหรือวิดีโอของการร้องหรือการแสดงของศิลปินให้ด้วยในแต่ละเพลง ปัจจุบันพบว่ามักมีคำออกเสียงภาษาอังกฤษใต้คำภาษาไทย
2. มิดิ (MIDI) อยู่ในรูปแบบของซอฟต์แวร์ เล่นมิดิคาราโอเกะ เช่น นิคคาราโอเกะ คาราโอเค คาราโปรพลัส อาร์เอ็มเอส คาราคาเฟ่ วินคาราโอเกะ และ บูมิวสิค คาราโอเกะ เป็นต้น ที่มีเพลงอยู่มากมาย มักไม่มีการแสดงมิวสิกวิดีโอหรือภาพประกอบในระหว่างการเล่นคาราโอเกะ และการเล่นดนตรีแบบมิดิอาจจะได้เสียงบรรเลงที่แตกต่างหรือเพี้ยนไปจากเพลงจริงบ้าง แต่ข้อดีของรูปแบบมิดิคือประหยัดพื้นที่จัดเก็บข้อมูลเป็นอย่างมาก ช่วยให้สามารถบันทึกข้อมูลเพลงและคำร้องไว้ในระบบคาราโอเกะได้เป็นจำนวนมาก

การใช้งาน MIDI และไฟล์ *.KAR

โปรแกรมคอมพิวเตอร์บางแบบที่ใช้งานคล้ายๆ กันในเครื่องคาราโอเกะมาตรฐาน ถูกพัฒนาขึ้นมาให้ใช้การสร้างเสียงดนตรีแบบ Midi เพื่อสร้างเสียงประกอบแทนที่จะเป็นเสียงดนตรีที่บันทึกเอาไว้ นี่เป็นข้อดีในการแข่งขันด้านเทคโนโลยี และยังลดข้อมูลที่จำเป็นต้องใช้ประกอบการร้อง เพราะสามารถส่งผ่านอินเทอร์เน็ตได้ง่าย แม้เครือข่ายจะมีความเร็วต่ำก็ตาม รูปแบบไฟล์มาตรฐานนั้นจะใช้ไฟล์ *.KAR ซึ่งเป็นส่วนขยายของรูปแบบดิสก์ MIDI มาตรฐาน และสามารถเล่นด้วยซอฟต์แวร์สำหรับเล่น MIDI โดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงอะไร (ซอฟต์แวร์ นิคคาราโอเกะ เป็นซอฟต์แวร์คาราโอเกะชนิดนี้ตัวแรกของไทย ที่ทำงานบนระบบปฏิบัติการ DOS และพัฒนาสู่เวอร์ชันทำงานบนระบบปฏิบัติการ Windows XP) นอกจากนี้ยังมีเครื่องเล่น DVD ยี่ห้อ SOKEN ที่เล่น Midi Karaoke ได้เป็นเครื่องแรกในไทย