单色CRT的工作原理是利用
电场产生高速的聚焦电子束，使其偏转到屏幕表面的不同部位，从而产生可见图形。CRT的主要组成部分包括电子枪、偏转系统和荧光屏。其中，电子枪负责发射电子束，偏转系统控制电子束的偏转，而
荧光屏则是接收电子束并产生荧光亮点的部分。单色CRT显示图像的质量取决于设备固有的单个光点直径的大小以及“可寻址能力”，后者指的是单位长度内能够利用的单个光点的数目。
彩色CRT通过两种基本方法产生彩色显示：
射线穿透法和影孔板法。前者适用于随机扫描显示器，后者更常用于光栅扫描系统。
直视型存储管DVST的特点在于其写电子枪与普通CRT相似，但电子束并非直接写在荧光屏上，而是写在一个名为存储栅的金属网上。这一过程中，存储栅起到存储图形和控制电子通过的作用。
随机扫描显示器的特点在于其显示的图形由
计算机加工成显示器的显示指令，即显示档案或显示文件。这些指令经接口电路送到显示器的缓冲存储器，随后由图形控制器取出并依次执行。显示指令中的亮度、位移量等数字信息会被转化成控制电子束偏转和明暗的
物理量，即电压和电流。电子束的定位及偏转具有随机性，因此得名随机扫描。
光栅扫描显示器的屏幕可分为多行扫描线，每行包含多个小点，每个小点称为像素。像素对应着帧缓冲存储器中的若干位，用于存储亮度或色彩信息。
计算机将要显示的图形、图像转化为位图，经接口电路送入帧缓存，图形控制器控制电子束按照固定的扫描线和扫描顺序，从帧缓存中读出像素值并对整个屏幕进行扫描。为了保持画面稳定性，需要进行刷新操作。
图形系统中，显示处理机(DPU)主要用于减轻主机负担，与CPU交互和控制显示设备的操作。DPU的发展经历了多个阶段，从最初的单片
图形处理器到后来的多片图形处理器，再到通用微处理器用作图形处理器，以及流水线多处理器结构的图形机和阵列结构的图形系统。
硬拷贝设备主要包括点阵式打印机、笔式绘图仪、
静电绘图仪、激光打印机、喷墨绘图仪、热转换打印机和摄像机等。
图形输入设备可将用户的图形数据及各种命令等转换为电信号，并传递给
计算机。常见的输入设备包括坐标数字化仪、图形输入板、
鼠标、跟踪球、操纵杆、接触控制板、
声学输入板、光笔、图形输入板、键盘、按键以及其他设备，如语音识别器等。
图形软件系统应该具有良好的结构，要有合理的层次结构的模块结构，以便于设计、维护和调试。图形软件系统通常由零级图形软件、一级图形软件、二级图形软件和三级图形软件组成。其中，前三级通常称为支撑软件，而三级图形软件是为解决某种应用问题的图形软件，通常是整个应用软件的一部分。
基本图形软件作为图形系统的支撑软件，其功能可根据需要而有所不同，但其基本内容一般应包括系统管理程序、定义和输出基本图素及复合图素图形的程序、图形变换程序、实时输入处理程序和交互处理程序。
图形标准主要是接口标准，旨在使图形系统中两部分之间的接口标准化。目前已经制定的图形标准包括基本图形交换规范IGES、图形核心系统GKS及其三维版本GKS-3D、程序员级层次结构图形系统PHIGS、计算机图形设备接口CGI和计算机图形元文件CGM。这些标准在数据传输、
子程序接口、设备驱动等方面提供了统一的标准。