四轮定位仪涉及了机械、光学、电子、计算机软件、数学模型等多项领域的知识，从构成来看，四轮定位仪主要由上位机和下位机组成。上位机包括箱体、电脑主机、显示器、打印机、软件、通讯系统。下位机由测量传感器、夹具、转角盘组成。
箱体：位于四轮定位仪前方，里面有计算机、打印机、显示器、键盘、鼠标以及夹具传感器或夹具反像板等。
电脑主机：它是运行主程序的载体，可以是电脑市场的组装机、品牌机、商用机。
软件：即所用的操作系统和四轮定位仪应用程序，与电脑主机共同决定了可视性、操作性、功能稳定性、测量速度等因素。操作系统可以是windows98、windows2000、windowsXP。
通讯系统：分为有线与无线、蓝牙等方式。使用那种方式决定了使用的方便快捷性。
测量传感器：它是测量车辆四轮的尺子，决定了整机的测量精度。也从侧面反映了四轮定位仪的技术属性。传感器由壳体、单片机主板、传感元件（液体、光学或纯光学及CCD）、通讯系统、电池等部分组成。所用元器件多，非常精密，费用高。
夹具它是把测量传感器固定在车辆的轮子上的装置。四个夹具和测量传感器有一定的协调性，决定了其测量值是否标准准确。
目前市场上常见的四轮定位仪的检测方式主要有：激光、PSD、CCD及3D。
激光是一种平行光束。由于激光都是以平行的直线束输出的，其束度的测量范围较窄，无补偿且需人工计算推力线，其测量精度低，检测速度慢。因光大与刻度的关系，而且激光很容易受外界干扰，因此用激光做光源应用于四轮定位仪并不理想。并且激光对人眼视力有一定伤害，得不到安全认证。
PSD又称光电位置传感器。它的工作原理是：当PSD的受光面某一位置存在光照的情况下，其输出电流会有相应变化，从而可以得到光照位置，它是一种模拟器件。它只能测量单一光点。PSD的温度漂移严重并且受环境光线的影响。温度变化可以使其输出的零位变化几十毫伏，光线的影响使系统取值不稳定，这两项叠加在一起，便使PSD失去了测量精度和设备稳定性。
CCD是一种半导体数字元器件（又称光电藕合器件），它分为线阵CCD和面阵CCD两种。它是在一块硅面上集成了数千个各自独立的光敏元，当激光照射到光敏面上时，受光光敏元将聚集光电子，通过移位的方式，将光量输出，产生光位置和光强的信息，CCD无温度系数、使用寿命长具有良好的环境适应能力等特点。现在国内大多使用此CCD测量传感器，但这种传感器具有机械加工精度高，电子元器件的维护，使用时要求小心怕碰，并在一定时间要做次校正。制造成本及配件价格高。
3D（三维）测量方式是采用数字图像识别技术，用数字CCD相机采集装在车轮采像板上的图像信息，以测量出车轮的相对数值，通过前后移动车辆，由CCD 摄像头同时采集采像板信息，电脑计算出其坐标和角度，通过软件三维重建，就能实时显示四轮的三维状态。这是一种相当先进的测量方式，利用图像识别技术，无需校正，具有测量精度高，无误差，操作简单等优点（相对四轮定位仪，三维重建技术已经非常成熟，在医疗、工业、公安、军事已经非常普及）。并且制造成本非常低，仅有两个（四个，一轮对应一个）CCD摄像头和四个采像板（成本配件价格低无电子元器件）和夹具。软件也具有非常的开发优势，可以实现三维重建，动画调整，四轮结构显示，轮胎直径，实时三维测量数据，板金车身测量，照相等功能。可以与电脑检测仪，车轮平衡机，发动机分析仪，车身校正仪等测量仪器通过蓝牙结合在一台主机上。这是今后发展方向，通过软件可以实现更多四轮定位仪的卖点。