氦氖激光器由放電管、共振腔、激光電源三部分組成。
放電管包括放電毛細管、儲氣管和電極三部分。放電毛細管是發生氣體和產生激光的區域管內徑為1.2-1.3mm。氖氣管與放電毛細管同軸并相通。氖氣管相當于擴大了放電毛細管儲氣的體積，可緩沖因氖氣逃逸快而造成氦、氖氣壓比失調，并且對漏入的雜質氣體起稀釋作用。此外，因毛細管很細，容易發生變形。從而造成共振腔變形，因此配置儲氣管起著加固共振腔的作用。
電極有陽極和冷陰極。因為特種材料具有良好的發射電子的能力和抗濺射能力，容易加工，因而冷陰極常用鎳、鉛、鉬制成。陽極用一根鎢桿，以減少對地的電容量，降低出現馳豫振蕩的幾率使其輸出穩定。
共振腔由一塊凹面反射鏡和一塊平面鏡組成。其中反射鏡的反射率接近100%、而平面鏡的反射率激光器的增益大小而定，一般取98.5%~99.5%。
激光電源一般可采用穩定的直流電源、工頻或射頻交流電源。在精密測量中，常采用直流穩壓電源，以獲得穩定的激光。
按照共振腔與放電是否接觸，共振腔可分為半內腔式、內腔式、和外腔式三種結構
He-Ne激光器的三種結構
在外腔式氦氖激光器中，放電管兩端貼有兩塊鏡片，鏡片法線與放電管軸成一夾角θ。θ滿足條件：tanθ=n，θ稱為全偏振角或布儒斯角。該鏡片稱為布儒斯特窗，對石英玻璃窗，n=1.45，當波長λ=0.6328um時，θ=5530′。
當平行與放電管軸的光速入射布儒斯特窗口時，其中平行于圖面的偏振光可通過窗口，因此，這種激光器將產生線偏振光。
外腔式結構的優點是制造簡單，但調整困難，也不太穩定，為此常采用內腔式結構。內腔式結構雖然制造困難些，但不需要調整，反射鏡也不易被弄臟。另外還有一種半腔式結構，較易調整。