宙斯盾作战系统主要由以下六个分系统组成：
M-1指挥和决策分系统
该系统是全舰的指挥和控制中心，负责建立战术原则，显示并处理来自各个传感器的信息，做出威胁判断和火力分配，协调和控制整个作战系统的运行。它包括四机柜AN/UYK-7计算机、AN/UYA-4显示控制设备、变换装置、RD-281存储器和数据变换辅助控制台等。
MK-1武器控制分系统
该系统负责按照M-1指挥和决策分系统的作战指令，具体实施对武器系统的目标分配、拦截计算、指令发射和导弹制导等功能。它由四机柜AN/UYK-7计算机、宙斯盾综合装置、MK138射击开关组合件和数据交换辅助控制台组成。
AN/SPY-1被动电子扫描阵列雷达
该雷达是宙斯盾作战系统最重要和最显眼的组成部分，利用改变波束相位的方式进行扫描，能够完成全空域快速搜索、速度目标探测和多目标跟踪。对空搜索最大作用距离约为400千米，可同时监视400批目标，自动跟踪100批目标。
MK-99火控分系统
该系统包括AN/SPG-62目标照射雷达、MK-79导向器和数据转换装置，负责按照MK-1武器控制分系统的指令，对已发射的导弹提供末制导。
MK-41或MK-26导弹发射分系统
该系统为双导轨旋臂式发射装置，用于发射“标准2”中程舰空导弹或“阿斯洛克”反潜导弹。MK-41是一种先进的垂直发射装置，包括61具导弹发射箱，可发射“标准”、“战斧”、“鱼叉”和“阿斯洛克”导弹等。
MK-1战备状态测试分系统
该系统由一台AN/UYK-20小型计算机和若干AN/UYA-4显控台、主数据终端、遥控数据终端和辅助设备组成，完成对整个作战系统的监视、自动故障检测和维护。
此外，美国海军还计划增加第七部分，即作战训练分系统。