磁控管是微波炉的核心部件，是产生和发射微波的一种真空电子管。管内有一个圆筒形阴极，有直热式和间热式两种。家用微波炉的磁控管一般都采用直热式阴极。当阴极被加热后能发射大量电子。阴极外面包围着一个阳极，用来接收阴极发射的电子。工作时，阳极上要施加较阴极为正的高电压，由于阳极露在外面，而且体积较大，为了安装方便和使用安全，阳极总是接地，而将阴极接于负高压。
磁控管工作时，由于阳极和阴极间有一个很高的电压，这样在阳极与阴极之间就形成了一个径向的直流电场E。另外，磁控管工作时还需要加轴向的恒定磁场B。家用微波炉都采用永久磁铁，磁铁安装在磁控管的上下两端。当阴极所发射的电子在直流电场E的作用下飞向阳极，在电子飞向阳极的过程中，又会受到磁场力的作用，从而使运动方向发生偏折，使电子在阴极和阳极之间作轮摆线运动。
在磁控管的阳极块面向阴极的面上，一般开有偶数个空腔。空腔的形状有孔槽形与扇形。每一个空腔都是一个微波谐振器，相当于一个LC并联谐振回路。谐振腔的谐振频率主要由谐振腔的尺寸来决定。阳极块上的各个空腔的尺寸都相同，故它们的谐振频率也相同。
在图4中，微波能量输出器的作用是把磁控管内产生的微波振荡能量耦合出来输送到负载去的装置。家用微波炉所用的连续波磁控管，多采用轴向发射式能量输出结，输出天线一般做成条状或棒状，其一端直接连接在阳极的翼片上，吸取阳极腔内的微波能量，另一端延伸输出至管外，并用陶瓷或玻璃密封于真空中。
这样，通过输出天线可将微波能量耦合输出。这种输出类型的磁控管在应用时，还要配上专门为之设计的耦合接头，才能把微波能量耦合输出，并经波导传输到微波炉腔体内。磁控管的工作效率一般在50%～70%，自身损耗的功率以热能的形式通过阳极散发，所以在阳极块外面装有散热片，并采用强迫风冷，以防磁控管过热损坏。
