O tubo de raios catódicos é o elemento essencial do osciloscópio. Este consiste numa ampola de vidro fechada no interior da qual se encontram, sob vácuo (cerca de 10^-3 mbar), os seguintes componentes:

• Canhão eletrônico
• Sistema de desvio magnético ou eletrostático
• Alvo fluorescente em sulfureto de zinco.

Figura 2a Esquema simplificado de um tubo de raios catódicos, onde F é o filamento de tungstênio, C é o cátodo de um material alcalino, W é a grelha de Wehnelt, G, A1 e A2 são eletrodos, X1, X2, Y1 e Y2 são os pratos defletoras do feixe de eletrons, e A3 é um revestimento condutor.