頂管機主要由旋轉挖掘系統、主頂液壓推進系統、泥土輸送系統、注漿系統、測量設備、地面吊裝設備和電氣系統等組成。沿水平衡式頂管機還設有泥水處理裝置。其中旋轉挖掘系統（俗稱“機頭”）主要由前鋼殼、后鋼殼、切削機構、切削刀盤、刀盤減速器、送排泥漿機構、液壓動力裝置、糾偏液壓缸、防水圈、切削刀頭、刀盤旋轉軸、電氣系統、自動控制系統以及附屬裝置等。其鋼殼承受外部土壓和水壓，保護內部設備和操作人員的安全，便于在開挖面進行連續切削、襯砌和推進等作業。另外，主頂液壓推進系統由主頂液壓泵、主頂液壓缸、油管和操作臺等4部分組成，是旋轉挖掘系統和所施工管道的頂推動力裝置。