Osrednji del osciloskopa je Braunova elektronka (katodna cev), ki proizvaja snop elektronov. Ko le ta zadene zaslon, to opazimo kot svetlo piko. Snop elektronov na elektrostatičen način odklanjamo z visoko hitrostjo v horizontalni in vertikalni smeri, saj je “kazalec” praktično brez teže. Druga dva sestavna dela pa sta horizontalni in vertikalni sistem.

V vertikalnem sistemu priredimo merjeni napetosti ustrezno merilno območje, ki ga določa odklonski koeficient k_y, podan v V/cm. Vgravirana mreža ima namreč razsežnost 4 cm v navpični smeri in 10 cm v vodoravni smeri. Izberemo lahko od 0,05 V/cm do 20 V/cm. Razstavljeni osciloskop je dvokanalni, kar pomeni, da lahko opazujemo dve merjeni veličini vsako posebej, lahko pa tudi hkrati, saj z elektronskim preklopnikom privedemo na vertikalni odklonski sistem napetost s kanala A in napetost s kanala B. Horizontalni odklonski sistem odklanja snop elektronov z enakomerno hitrostjo v vodoravni smeri. To omogoča žagasta napetost, ki enakomerno narašča, zato potuje pika na zaslonu od levega roba do desnega z enakomerno hitrostjo, ki jo nastavimo z odklonskim koeficientom časovne baze k_t . Izberemo lahko od 0,1 µs/cm do 5 s/cm. Oba koeficienta se da zvezno spreminjati, vendar osi potem nista več kalibrirani.

Da slika na zaslonu miruje, zagotavlja pravilno prožena časovna baza. En cikel časovne baze se sproži, ko merjena napetost (lahko pa izberemo drug vir) doseže ustrezen nivo pri naraščanju (ali padanju) merjene napetosti. Naslednji cikel se sproži šele potem, ko vir proženja ponovno izpolni nastavljene pogoje. Osciloskop ima še eno časovno bazo B, ki omogoča v kombinaciji s časovno bazo A nadaljnje možnosti opazovanja merjenih veličin. Na horizontalni odklonski sistem pa lahko priključimo tudi eno od merjenih veličin in opazujemo njuno medsebojno odvisnost, npr. histerezno zanko, B v odvisnosti od H.

Osciloskop ima frekvenčno območje od 0 Hz do 30 MHz.

Osciloskop, ki omogoča opazovanje medsebojne odvisnosti dveh signalov na zaslonu katodne cevi, je izumil Karl Ferdinand Braun leta 1897. Elektronski snop nastane v elektronskem topu, ki ga sestavljajo grelec, katoda in anoda in na fluorescenčnem zaslonu izzove svetle pike.