過去汽車發電機是DC發電機，通過換向器整流。自20世紀70年代以來，它們已被淘汰。現在的汽車發電機多為交流發電機，采用半導體整流。具有體積小、功率高、壽命長、故障少、低速充電性能好等優點。
交流發電機分為兩部分:定子繞組和轉子繞組。三相定子繞組按120度電角度差分布在外殼上，轉子繞組由兩個極爪組成。當轉子繞組與DC連接時，它被激勵，兩個極爪形成N極和S極。磁力線從N極開始，通過氣隙進入定子鐵芯，然後返回相鄰的S極。壹旦轉子轉動，轉子繞組就會切割磁力線，在定子繞組中產生相互相差65438±0.20度的正弦電動勢，即三相交流電，然後通過六個矽二極管組成的整流元件轉換成直流電輸出。
因為發電機的輸出電壓會隨著發動機轉速的升高而升高，所以要通過調壓器來調節，以滿足使用的需要。現代汽車的發電機比較緊湊，將集成電路調節器放入發電機中進行集成，采用多管形式。例如，李霞轎車的發電機有八個半導體管，其中六個用於整流，另外兩個用於三相中性點的電壓整流輸出，以提高發電機的功率。
現代汽車普遍采用了空調裝置、電噴發動機、電控門窗、電動可調座椅等。汽車越先進，用的電就越多。目前中高檔車的發電機功率普遍高達1 kW。隨著自動化和舒適性的提高，用電量會增加，但汽車的安裝空間有限，不可能通過增加體積來增加動力。所以工程師在散熱和安裝位置上做文章。比如將發電機安裝在發動機的上端，盡量遠離加熱區域；發電機的前後兩端裝有風扇葉片，以增強冷卻效果。最近寶馬嘗試用水冷來提高發電機的冷卻效果。
起動機由電機、驅動機構和操作機構組成。它是專門用來啟動發動機的，需要很強的扭矩，所以要通過的電流很大，達到幾百安培，這就決定了它和發電機的區別。比如用DC系列電機，轉子和定子部分都是用粗的矩形截面銅線繞制的；驅動機構采用減速齒輪結構；操作機構采用電磁磁引力。
電機由磁場(定子)、電樞(轉子)和換向器組成。為了增加扭矩，采用多極磁場，通常有四個磁場。當電流通過電樞線圈時，根據“左手定則”，整個線圈會被壹個力矩帶動旋轉。因為DC電機通電後會產生壹個反電動勢，反電動勢與發動機轉速成正比，與扭矩成反比，可以滿足發動機啟動的要求。起動機的起動電流很大，所以工作時起動時間壹定要短。
減速齒輪機構的驅動齒輪與發動機的飛輪嚙合啟動發動機，采用單向驅動方式。當電機上的小齒輪轉速高於發動機飛輪齒圈轉速時，電機帶動發動機轉動，當發動機轉速高於電機轉速時，兩者之間的動力傳遞關系自動解除。小齒輪小，受力大，出了問題啟動車子會很困難。