W komorze anodowej umieszczone jest źródło elektronów w postaci tlenkowej katody ogrzewanej oporowym żarnikiem. We wnętrzu komory jest próżnia, a przewody wyprowadzone są na zewnątrz w szczelnych przepustach np. szklanych. W czasie pracy magnetronu wytwarza się bardzo duża ilość ciepła, do którego odprowadzenia służy specjalnie użebrowany pierścień chłodzący obejmujący cały blok anodowy (radiator). W zależności od mocy magnetronu jest on chłodzony powietrzem (np. mikrofalówka), albo płaszczem wodnym (radiolokacja).
Pole magnetyczne wytwarzane jest przez silny magnes o nabiegunnikach przylegających do czołowych powierzchni bloku anodowego, przez co linie pola magnetycznego są równoległe do wnęk (rezonatorów). Wyjście wysokiej częstotliwości wyprowadzone jest z wnętrza jednego z rezonatorów za pomocą specjalnej pętli lub przez szczelinę. Energia ta przekazywana jest dalej falowodem do anteny radiolokacyjnej, lub innego odbiornika.