食品真空冷凍干燥機主要由制冷系統、真空系統、加熱干燥系統控制系統等組成。
1.制冷系統食品的預凍結可以在干燥箱外完成，也可在干燥箱內完成。對于在干燥箱內完成預凍結的真空冷凍設備來說，其制冷系統既要負擔食品預凍結的冷負荷，又要負擔捕捉水蒸氣的冷阱的負荷。冷阱即制冷系統中的蒸發器。
在真空冷凍干燥中，冷阱應保持足夠低的溫度，以保證升華出來的水蒸氣有足夠的擴散動力，同時防止水蒸氣進入真空泵。冷阱表面應有適當的溫度（一般為-40℃~-50℃）和足夠的捕水面積。
2.真空系統在真空系統工作時，主要用低溫泵在低溫表面上吸收氣體分子，從而達到抽氣的目的，氣體并不被排到外界。目前普遍采用閉路循環氦壓縮機真空泵，常用GTM和SALVY低溫泵。冷凍干燥的真空系統和普通的真空系統有所不同，冷凍干燥的真空系統不但要排除空氣，而且還要不斷地脫除升華出來的水蒸氣，并有一定的抽除速度要求。
食品冷凍干燥設備中的真空系統有兩種，一種是不帶冷阱的水蒸氣噴射真空系統，另一種是帶有冷阱的油封式機械真空泵系統。為了避免因氣載太大，泵易發熱和大量氣體吸收后飽和而不能工作的問題，一般配用前級泵把大量氣體抽除，從而可以安全和可靠地工作。
3.加熱干燥系統加熱系統為干燥提供熱量，加快干燥的速度，稱為加熱干燥系統。加熱方式有直接加熱和間接加熱兩種，直接加熱一般采用包絕緣礦物材料和金屬保護套的電熱絲；間接加熱是利用各種熱源，首先在干燥箱外部將載熱介質加熱，然后再用泵輸送到干燥箱內的擱板中。加熱熱源可以用電、氣、煤等，載熱介質包括水、礦物油、水蒸氣、乙二醇的水溶液等。
除上述兩種加熱方式外，也有輻射加熱板，為利用紅外輻射加熱，以及用高頻微波加熱的加熱板。
4.控制系統控制系統的控制包括制冷機、真空泵的起、停，加熱溫度的控制，物料溫度、冷阱溫度、真空度的測試與控制，自動保護和報警裝置等。自動控制系統的功能是對凍干機的各個重要參數進行測量、顯示，根據預先的設置對凍干機進行精確控制，使其運行在規定的狀態，并可對故障狀態報警并自動應急處理。通過測量和記錄凍干過程的工藝參數，可以完整地了解整個凍干過程。對這些參數實施有效的控制，則可以實現對整個凍干過程的優化。即在保證產品品質的前提下，提高生產效率及減少能量消耗。
