As baterías de iones de litio-normalmente teñen dúas formas: cilíndricas e prismáticas. Internamente, empregan unha estrutura de enrolamento en espiral, cunha película de polietileno moi fina e altamente permeable que separa os electrodos positivos e negativos. O electrodo positivo consiste nun electrodo colector-de corrente feito de óxido de cobalto de litio (ou óxido de manganeso de litio níquel cobalto, óxido de manganeso de litio, fosfato de ferro litio, etc.) e folla de aluminio. O electrodo negativo está formado por un electrodo colector-de corrente feito de material de carbono grafitizado e folla de cobre. A batería está chea cunha solución de electrólitos orgánicos. Tamén inclúe unha válvula de seguridade e un elemento PTC (utilizado nalgunhas baterías cilíndricas) para protexer a batería de danos en condicións anormais e curtocircuítos.
Unha única batería de ión de litio-ten unha tensión de 3,7 V (3,2 V para electrodos positivos de fosfato de ferro e litio) e a súa capacidade non pode ser infinitamente grande. Polo tanto, as baterías de iones de litio simples-conéctanse a miúdo en serie ou en paralelo para satisfacer os requisitos de diferentes aplicacións.