โครงสร้างของเครื่องสถานะจำกัดโดยทั่วไปประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก คือ

1. หน่วยความจำสถานะ (state memory) : เป็นฟลิปฟล็อป สำหรับจดจำสถานะการทำงานของวงจรโดยฟลิปฟล็อป n ตัว ใช้เป็นตัวแปรสถานะได้ n ตัว ใช้เก็บสถานะที่แตกต่างกันได้ 2n สถานะ
2. วงจรตรรกะกำหนดสถานะถัดไป (next state logic circuit) : เป็นวงจรเชิงหมู่สร้างสัญญาณกระตุ้น (excitation) ป้อนเข้าหน่วยความจำสถานะ เพื่อใช้กำหนดค่าของสถานะถัดไปโดย รับสัญญาณอินพุต จากตัวแปรอินพุตของ เครื่องจักรนี้ และจากสถานะปัจจุบันที่ป้อนกลับมาจากเอาต์พุตของฟลิปฟล็อปที่ใช้เป็นหน่วยความจำสถานะ
3. วงจรตรรกะเอาต์พุต (output logic circuit) : เป็นวงจรเชิงหมู่สำหรับสร้างสัญญาณเอาต์พุตของเครื่องสถานะจำกัดโดยอาจเป็นฟังก์ชันของสถานะ (แบบมัวร์) หรือ เป็นทั้งฟังก์ชันของสถานะและอินพุตของเครื่องสถานะจำกัด (แบบเมลลี่)