Litiumbatterier finns vanligtvis i två former: cylindriska och fyrkantiga. Batteriets insida har en spirallindningsstruktur, som är separerad mellan de positiva och negativa elektroderna med ett mycket fint och mycket permeabelt polyetenfilmisoleringsmaterial. Den positiva elektroden inkluderar en strömavtagare sammansatt av litiumkoboltoxid (eller nickellitiumkoboltmangan, litiummanganat, litiumjärnfosfat, etc.) och aluminiumfolie. Den negativa elektroden består av en strömavtagare bestående av grafitiserat kolmaterial och kopparfolie. Batteriet är fyllt med en organisk elektrolytlösning. Den är också utrustad med en säkerhetsventil och PTC-element (delvis cylindrisk användning) för att skydda batteriet från skador i händelse av onormala förhållanden och utgångskortslutningar.
Spänningen hos ett encelligt litiumbatteri är 3,7V (3,2V för den positiva elektroden av litiumjärnfosfat), och batterikapaciteten är inte oändlig, så det är ofta nödvändigt att seriekoppla och parallellkoppla det encelliga litiumbatteriet för att möta kraven vid olika tillfällen.