精密水準儀共分照準部、托板、三角基座和外殼等四部分。主要組成部分有望遠鏡、長水準器和符合棱鏡系統、光學測微器和讀數系統、微傾機構、豎直軸和制動、微動機構、安平螺旋等。
望遠鏡采用大口徑復消色差物鏡內調焦式。分劃板上刻有楔形絲和視距絲。長水堆器采用膨脹系數極小耐高溫的一玻璃制做的補償式管狀水準器。水準器與望遠鏡固定在一起氣泡通過符合棱鏡系統成象以提高讀數的置平精度。光學測微器由平行玻璃板、測微分劃尺、傳動桿和測微螺旋以及測微讀數系統組成。測微分劃尺共刻有個分劃歹相當望遠鏡光軸上下移動毫米適與毫米分劃的錮鋼水準標尺的分劃間隔相應。因此，分劃尺每格值為毫米可使高差數讀到一毫米，儀器的望遠鏡長水準器和符合棱鏡光學測微器微傾設備等，均裝在同一用硬鋁合金材料鑄成并經時效處理的外殼內，使儀器對熱影響的感應很小避免單向熱輻射對角的影響。