万用表的内部组成从原理上分为三个部分：表头、测量线路和转换开关。
（1）表头
表头通常是一个直流微安表，它的工作原理可归纳为：“表头指针的偏转角度与流过表头的电流成正比”。万用表的主要性能指标基本上取决于表头的性能。表头的灵敏度是指表头指针满刻度偏转时流过表头的直流电流值，这个值越小，表头的灵敏度愈高。测电压时的内阻越大，其性能就越好。
表头与各种测量电路相联接就可以进行多种电量的测量。借助转换开关就可以将表头与测量电路组成一个万用表。
（2）测量线路
万用表的测量线路是用来把各种被测量转换到适合表头测量的微小直流电流的电路，它由电阻、半导体元件及电池组成。
万用表的测量线路是万用表的中心环节，由多量程直流电压表、多量程直流电流表、多量程欧姆表、多量程交流电压表等几种测量线路组合而成。它能将各种不同的被测量（如电流、电压、电阻等）、不同的量程，经过一系列的处理（如整流、分流、分压等）统一变成一定量限的微小直流电流送入表头进行测量。
（3）转换开关
转换开关的作用是用来选择各种不同的测量线路，实现测量种类和量程的选择。转换开关标有不同的档位和量程。