諧波齒輪減速機由剛輪、柔輪、和波發生器三個主要構件組成。其中，波發生器是主動件，剛輪和柔輪之一為從動件。固定剛輪是一個剛性的內齒輪，柔輪是一個容易變形的薄壁圓筒外齒輪，它們一同具有三角形（或漸開線）的齒形，且兩者的周節相等，但剛輪比柔輪多幾個齒（通常為兩齒）。波發生器由一個橢圓盤和一個柔性球軸承組成，或者由一個兩端均帶有滾子的轉臂組成。通常波發生器為原動體，柔輪和鋼輪之一為從動體，另一個為固定件。