התכנון המבני של כבלי בקרה מתרכז בעקרונות של "העברת אותות יציבה, יכולת אנטי- חזקה נגד הפרעות והתאמה לסביבות מורכבות." מאפייני המפתח שלהם באים לידי ביטוי בארבעת מרכיבי הליבה הבאים:
מוליך: משתמש בדרך כלל במוליכי נחושת (אם כי מוליכי אלומיניום משמשים מדי פעם בתרחישים עם דרישות נמוכות יותר). אלה נוצרים בדרך כלל על ידי גדילת חוטי נחושת עדינים מרובים יחד. בהשוואה למוליכים מוצקים וקשיחים, מבנה תקוע זה מציע גמישות מעולה, ומקל על התקנה בסביבות המאופיינות בצפיפות ציוד גבוהה ובחללי חיווט מצומצמים. יתר על כן, הוא ממזער נזקים למוליך הנגרמים מכיפוף, ובכך מבטיח את המשכיות העברת האות.
שכבת בידוד: חומרים נפוצים כוללים פוליוויניל כלוריד (PVC), פוליאתילן צולב-(XLPE) או פוליאתילן (PE). שכבת הבידוד חייבת להיות בעלת התנגדות בידוד גבוהה ומאפייני הפסד דיאלקטרי נמוך. מצד אחד, זה מונע זליגת זרם בין מוליכים או בין המוליכים לסביבה החיצונית; מצד שני, הוא מונע משכבת הבידוד עצמה להחליש את האות, ובכך מבטיח שידור מדויק של אותות בקרה חלשים. בנוסף, שכבת הבידוד חייבת להפגין מידה מסוימת של יציבות תרמית (בדרך כלל מסוגלת לעמוד בטמפרטורות הנעות בין -20 מעלות ל-70 מעלות) כדי לעמוד בדרישות התפעוליות בתנאי עבודה שונים.
שכבת מיגון (קיימת בדגמים נבחרים): כבלי בקרה ביישומים אלה, מתוכננת עבור סביבות הנתונות להפרעות אלקטרומגנטיות משמעותיות (כגון אזורים בסמיכות לציוד-במתח גבוה, ממירי תדרים או מנועים חשמליים), ביישומים אלה. החומרים מורכבים בדרך כלל מרשת תיל נחושת קלועה, סרט נחושת עטוף או סרט פלסטיק מרוכב-אלומיניום. תפקידו העיקרי הוא לחסום אותות אלקטרומגנטיים חיצוניים מלהפריע לאותות הבקרה הפנימיים בתוך הכבל, ובו זמנית למנוע מהאותות של הכבל עצמו להקרין החוצה-ובכך למנוע הפרעה לציוד היקפי רגיש אחר-והבטחת טוהר אותות הבקרה.
שכבת נדן: משמשת כ"מעטפת ההגנה החיצונית" של הכבל, שכבה זו מורכבת בדרך כלל מ-PVC, גומי ניאופרן או פוליאולפין. הוא נדרש להיות בעל מאפיינים כגון עמידות בפני שחיקה, הזדקנות, שמן וקורוזיה כימית.
