音樂盒的機芯主要是由音梳、金屬圓筒、以及藏在內部的發條等三個部份組成。

外觀就像梳子一樣，由長短不一的鋼製簧片組成，用作發出不同的音階，較長的發出高音，較短的發出低音。每片鋼製簧片的厚薄不一，用作增加或減少簧片的重量，從而做出不同的音頻。因應每首歌的不同，會有不同的設計。

金屬圓筒就像預先設計好的五線譜，圓筒上一粒粒突起的突刺就像音符，用作敲嚮音梳，就像彈鋼琴一樣，彈奏出樂曲。由於金屬圓筒設計成圓形滾筒狀，所以上了發條(上鏈)之後就會反覆旋轉，樂曲就會不停重覆播放。

發條就是上鏈的部份，機芯動力的來源，帶動大小不同的齒輪，使圓筒旋轉。一般上鏈的位置都會設計在盒的底部，也有在頂部或其他位置上鏈的。通常是人手上鏈的，也有電動的，亦有手搖式的機芯直接以人手搗動圓筒旋轉。

另外，音樂盒的外盒也很講究，當圓筒上的突刺敲到音梳時就會產生空氣及周邊物件的震動，音色亦會因被震動的物件不同而有分別，所以不同大小的盒或不同物料的外盒，所產生的音色都會有差異。