電腦邏輯分析儀的組成主要包括數據捕獲和數據顯示兩大部分。由于數字系統的測試一般要觀察較長時間范圍的信號間邏輯關系或較長的數據流才能進行分析，邏輯分析儀一般采用先進行數據捕獲即采集并存儲數據，然后進行數據顯示并觀察分析的方式。
以下是電腦邏輯分析儀的三種顯示模式：
波形顯示：它是定時分析基本的顯示方式，將各通道采集的數據按通道以偽方波形式顯示出來，每一個通道的信號按照采集存儲的數據狀態，用一個波形顯示，如果在某一采樣時刻采得的數據為“1”，則顯示為高，為“0”則顯示為低，多個通道的波形可以同時顯示。
數據列表顯示：它常用于狀態分析時的數據顯示，它是將數據以列表方式顯示出來，數據可以顯示為二進制、八進制、十六進制、十進制以及ASCII碼等形式。
反匯編顯示：它是將采集到的總線數據(指令的機器碼)按照被測的微處理器系統的指令系統進行反匯編，然后將反匯編成的匯編程序顯示出來，這樣可以非常方便地觀察指令流，分析程序運行情況。
因此電腦邏輯分析儀內部結構可劃分為兩大部分：數據捕獲及數據顯示。數據捕獲部分包括信號輸入、采樣、數據存儲、觸發產生和時鐘電路等。外部被測信號送到信號輸入電路，與門限電平進行比較，通過比較器整形為符合邏輯分析儀內部邏輯電平的信號(如TTL電平信號)。
采樣電路在采樣時鐘控制下對信號進行采樣，采樣獲得的數據流.送到觸發產生電路進行觸發識別，根據數據捕獲方式，在數據流中搜索特定的數據字(觸發字)當搜索到符合條件的觸發字時，就產生觸發信號。
數據存儲電路在觸發信號的作用下進行相應的數據存儲控制，而時鐘電路可以選擇外時鐘或內時鐘作為系統的工作時鐘。數據捕獲完成后，由顯尿控制電路將存儲的數據以適當方式(波形或字符列表等)顯示出來，以便對捕獲的數據進行觀察分析。
