Die Maschine besitzt einen unbeweglichen Teil, den Stator. Er besteht aus einem Joch in Form eines Hohlzylinders. Daran befestigt sind ausgeprägte Pole. Die Hauptpole und bei größeren Maschinen auch Wendepole. Der Stator ist nicht geblecht, sondern besteht aus massivem Material, da hier kein magnetisches Wechselfeld wirkt und somit keine Wirbelströme auftreten. Der Hauptpolkern trägt die Hauptpol- oder auch Erregerwicklung, es sei denn, die Maschine ist permanentmagneterregt. Bei dieser erzeugen den nötigen Hauptpolfluss. In den Polschuhen sitzt bei größeren Maschinen die Kompensationswicklung.

Der drehbar gelagerten Teil der Gleichstrommaschine heißt Rotor oder bei konventionellen Maschinen auch Anker. Der Rotor ist geblecht ausgeführt, da sonst durch die auftretenden Ummagnetisierungen große Wirbelstromverluste auftreten würden. Die meisten Gleichstrommaschinen sind als Innenläufer ausgeführt: Der Rotor ist der innere Teil, der Stator der äußere. Bei Außenläufer ist es umgekehrt. Bei kleineren Maschinen kann der Stator aus Permanentmagneten bestehen, diese werden als permanent erregte Gleichstrommaschine bezeichnet
Abwicklungsschema für einen Trommelanker mit Wellenwicklung und der Magnetisierung durch den Strom
Eine oder mehrere Spulen auf dem Anker werden in einem magnetischen Feld (Stator) so platziert, dass durch die Lorentzkraft ein Drehmoment erzeugt wird. Die Wicklungen des Ankers werden hierzu über einen Kommutator (Polwender) angeschlossen. Die Schleifkontakte am Kommutator (Bürsten oder Kohlebürsten) sind so angeordnet, dass sie während der Drehung die Polung der Ankerwicklungen so wechseln, dass immer diejenigen Wicklungen von Strom entsprechender Richtung durchflossen werden, die sich quer zum Erregerfeld bewegen.
Die Bürsten sind aus einem Material gefertigt, welches eine verschleißarme gute Kontaktierung bietet (oft selbstschmierender Graphit, teilweise gemischt mit Kupferpulver; bei kleinen Motoren für Kassettentonbandgeräte kommen auch Edelmetall-Bürsten zum Einsatz, siehe Kohlebürste).
Durch Umkehrung des Prinzips (Anker wird bewegt) erhält man einen Generator. Zur Nutzung als Generator zur Stromerzeugung werden nur permanent- oder fremderregte Bauweisen benutzt. Der Kommutator ermöglicht die Wandlung des erzeugten Wechselstroms in Gleichstrom.
Das allgemeine Motorverhalten wird durch die Feldstärke der Feldwicklung und die Eigenschaften der Ankerwicklung (Windungszahl, Anzahl der Pole) bestimmt