המרכיבים העיקריים של סוללת תלת אופן חשמלית מורכבים בדרך כלל מכמה חלקים מרכזיים המבטיחים ביחד את אחסון האנרגיה, תפוקת הכוח ויכולות הפעולה הבטוחה של הסוללה. אמנם רכיבים אלה עשויים להשתנות בהתאם לסוג הסוללה-במיוחד עופרת-חומצה או ליתיום-יון-, ההיגיון המבני הבסיסי נשאר עקבי במידה רבה.
בראש ובראשונה הם תאי הסוללה, או יחידות בודדות, המהווים את הליבה המוחלטת של מערכת הסוללות. סוללות חומצה-עופרת יוצרות את היחידות שלהן באמצעות לוחות עופרת ותמיסת אלקטרוליט, בעוד שסוללות ליתיום מורכבות מתאי יון-ליתיום. לאחר מכן מורכבות מספר יחידות כאלה-או בסדרה או במקביל-ליצירת ערכת סוללות שלמה המסוגלת לעמוד בדרישות-המתח והקיבולת הגבוהה-של תלת אופן חשמלי.
שנית, יש את מערכת ניהול הסוללות (BMS), רכיב בעל חשיבות מיוחדת בסוללות ליתיום-יון. ה-BMS אחראי לניטור המתח, הזרם והטמפרטורה של הסוללה; הוא גם מספק פונקציות הגנה קריטיות מפני בעיות כגון טעינת יתר,-פריקת יתר וקצר חשמלי, ובכך למעשה מונע פעולה חריגה ומשפר את הבטיחות הכללית ואת חיי השירות.
יתר על כן, המערכת כוללת רכיבים נלווים שונים כגון מעטפת הסוללה, לשוניות חיבור, חיווט ומבני הגנה. המעטפת משמשת להגנה על התאים הפנימיים, ומציעה עמידות בפני זעזועים, איטום למים ובידוד חשמלי; לשוניות החיבור והחיווט מקלים על העברת אנרגיה, ומבטיחים פלט זרם יציב. בנוסף, חלק מחבילות הסוללות מצוידות ברכיבי בטיחות-כגון חיישני טמפרטורה ונתיכים-כדי לחזק עוד יותר את האמינות התפעולית. ביחד, הרכיבים השונים הללו מהווים את מערכת הסוללות השלמה לתלת אופן חשמלי.