Baterie litowe zwykle występują w dwóch kształtach: cylindrycznym i kwadratowym. Wnętrze akumulatora ma spiralną strukturę, która jest oddzielona między elektrodami dodatnimi i ujemnymi bardzo cienką i wysoce przepuszczalną warstwą izolacyjną z folii polietylenowej. Elektroda dodatnia zawiera kolektor prądu złożony z tlenku litowo-kobaltowego (lub niklowo-litowo-kobaltowo-manganowego, manganianowego litowo, fosforanu litowo-żelazawego itp.) i folii aluminiowej. Elektroda ujemna składa się z kolektora prądu składającego się z grafitowanego materiału węglowego i folii miedzianej. Akumulator jest wypełniony organicznym roztworem elektrolitu. Wyposażony jest również w zawór bezpieczeństwa i element PTC (zastosowanie częściowo cylindryczne) chroniące akumulator przed uszkodzeniem w przypadku nietypowych warunków i zwarć wyjściowych.
Napięcie jednoogniwowej baterii litowej wynosi 3,7 V (3,2 V dla elektrody dodatniej fosforanu litowo-żelazawego), a pojemność baterii nie jest nieskończona, dlatego często konieczne jest szeregowanie i równoległe jednoogniwowej baterii litowej, aby spełnić wymagania różnych okazji.