从最早的“声霸卡”到现在开始流行的7.1声道多媒体声卡，以及精确到192kHz/24bit的专业多声道录音卡，声卡的硬件结构有很大的差异，采用的控制芯片和AD/DA芯片更是千差万别，高低档芯片间价格差距可以达到百倍以上。然而从控制原理讲，它们却是非常相似的。
下图是典型的多媒体声卡内部结构的示意图。这里是以“功能”为主题来画结构的，并没有按照实际的硬件结构来画，但是这样更容易理解声卡的工作原理。
可以看到声卡的模拟输入端口包括“MICIN”(麦克风)、“LINEIN”(线路输入)、“CDIN”(光驱CD音频)、“AUXIN”(辅助设备)、“TELEIN”(电话线)、“PCSPK”(PC喇叭)等好几种，但实际上除了前面两种在声卡挡板上安装的接口，后面几种在声卡电路板上的接口已经几乎没人使用了，因为连接不便而且受机箱内电磁干扰而质量不佳。例如播放光驱CD音频，现在所有的播放软件都支持直接读取数字信号，因此模拟连接也就没有必要了。
输出接口的数量随声卡的不同而有很大的差异，最基本的输出接口只有一个立体声线路输出口，即图中的“LINEOUT”：而最新的7,1声道多媒体声卡包括4对双声道输出口，图中用“ADDITIONALOUTPUTS”表示辅助声道；然而它们的结构原理也是一样的。
两个调节区的电路即声卡录放通大多是集成在同一个芯片内的，在一般多媒体声卡上是一个AC'97CODEC芯片(包含AD/DA)。而主音量放大器则可能是单独的运放。
有些声卡包含了功放电路，可以输出较大的推动功率。但一般都是几瓦的单电源OTL集成电路，性能一般。图中没有画出。
我们可以看到混音电路内所有模拟输入端口都直接连到了输出调节端口，所以对于那些不用的模拟输入端口，都应该在输出调节端口将“静音”选项选中，以免串入额外的噪声和干扰。
模拟输入端口的信号经过AD芯片数字化，然后输给声卡数字处理芯片处理，再经PCI总线进入计算机主系统，进行处理和保存。
计算机的音频数字信号经PCI总线进入声卡，经程序控制的数字处理芯片处理，再经DA芯片转化为模拟信号，即可由模拟输出端口输出。
声卡的数字音频信号输入／输出一般是以标准的SPDIF(索尼一飞利浦数字音频格式)来传输的，直接由声卡数字处理芯片处理，现在有些主板即包含了SPDIF接口。
下图没有画出声卡数字处理芯片，实际上这个图的原理对于AC'97“软声卡”都是适用的，因为实际上所谓“软声卡”就是将一般声卡数字处理芯片的工作交给计算机CPU处理而已，数字信号经过PCI总线即可到达CPU。有些主板集成的声卡包含了数字处理芯片，这时实际上还是“硬”声卡。
