試驗機包括一個或多個垂直承載的立柱，立柱上安裝一個固定的水平基座，頂部還有一個可移動的水平十字頭（十字橫梁）。萬能試驗機，立柱上通常還有滾珠絲杠用以固定可移動的十字頭。萬能試驗機的大小用框架的最大承載水平和測量載荷/拉力的測力計來共同表征。測力計附在依靠電動馬達或液壓裝置驅動的可移動的十字頭上。帶夾具的系列測力計測量力的大小，可以通過數字顯示器或PC機顯示結果。很多萬能試驗機具有可互換的測力計，因此可以與所測試的不同材料匹配。靜態試驗利用標準的電子萬能試驗機來進行，通常加載速度范圍為0.001~20 in./min（1in.=2.54cm）。動態試驗或循環試驗如裂紋增長和疲勞試驗通常利用液壓伺服系統萬能試驗機來進行，時間較長，載荷較低。