קו ייצור חכם מורכב ממספר מרכיבים מרכזיים, לרבות עיבוד שבבי, הרכבה, בדיקה, מערכות בקרה ומערכות עזר. על פי תקן ISO 10218, קו ייצור כולל בדרך כלל ציוד אוטומטי, מערכות חישה, מפעילים ומערכת ניהול מידע. רכיבים אלה פועלים יחד כדי להשיג ייצור יעיל. סעיף העיבוד כולל בעיקר כלי מכונת CNC, זרועות רובוטיות וכלים מיוחדים; הדיוק והיעילות שלהם משפיעים ישירות על איכות המוצר. על פי *מבוא לטכנולוגיית ייצור חכמה* (2021), כלי מכונת CNC מודרניים יכולים להשיג דיוק עיבוד של ±0.01 מ"מ, ולעמוד בדרישות של ייצור דיוק- גבוה.
מערכת הבדיקה משתמשת בדרך כלל בזיהוי חזותי (כגון מצלמות תעשייתיות), טווחי לייזר וטכנולוגיות חיישנים לניטור ממדי המוצר, איכות פני השטח ומצב ההפעלה בזמן אמת. על פי דוח IEEE 2020, מערכות בדיקה חזותית יכולות להגדיל את שיעורי זיהוי הפגמים ליותר מ-99.5%. מערכת הבקרה היא הליבה של קו הייצור, בדרך כלל משתמשת ב-PLC (בקר לוגי לתכנות) או DCS (מערכת בקרה מבוזרת) כדי להשיג שליטה מרובת רמות-. על פי נתונים מ-*Intelligent Manufacturing Systems Engineering* (2022), מערכות PLC יכולות להשיג תגובה ברמת מילי-שניות-, מה שמבטיח את היציבות של תהליך הייצור. מערכות עזר כוללות אספקת חשמל, מערכות שימון, מערכות קירור ורשתות תקשורת, המבטיחות את פעולתו התקינה של קו הייצור. על פי נתונים סטטיסטיים של *טכנולוגיית אוטומציה תעשייתית* (2023), מערכת שימון טובה יכולה להפחית את בלאי הציוד ולהאריך את חיי הציוד בכ-20%.