Lineární regulátor napětí se v podstatě skládá ze vstupních, výstupních a GND pinů. Protože má charakteristiku proměnného výstupu, je přidán kolík zpětné vazby, který dodává zpět výstupní napětí.
Vnitřní obvod lineárního regulátoru se v podstatě skládá z chybového zesilovače (operační zesilovač pro detekci chyb), zdroje referenčního napětí a výstupního tranzistoru. Ačkoli se jako výstupní tranzistory používají PCH MOSFET a NCH MOSFET, lze použít i bipolární tranzistory PNP a NPN.
Provoz je plně simulován pomocí jednoho ze základních řídicích obvodů operačního zesilovače, zpětnovazební smyčky. Po změně vstupu nebo zátěže chybový zesilovač průběžně porovnává zpětnovazební referenční napětí s výstupním napětím regulátoru, upravuje výkonový tranzistor na nulu a udržuje VO konstantní, i když se výstupní napětí začne měnit. Jedná se o zpětnovazební smyčku, která řídí stabilizaci (regulaci).
Jak již bylo zmíněno dříve, napětí neinvertujících pinů chybového zesilovače je obvykle stejné jako napětí VREF, takže proud do R2 bude konstantní. Proud tekoucí do R1 a R2 lze získat pomocí REF÷R2, takže Vo bude proud × (R1 plus R2)