整個儀象台分為三層，最上層為渾儀，頂有一活動的板屋，可推開露出渾儀，以進行天文觀測。

中間為渾象，圓球主體標有全天星辰，共283官1464星，另有黃道與赤道，28條經緯線。渾象與下方的機輪連接在一起，並借助水力與漏壼的控制，使其轉動與天球同步，頗以現代的星象館。

最下層為更分為五小層，為一系列的自動機械，層層相扣，組成一套精密的報時系統。