T細胞受體是一個固定在細胞膜上的異源二聚體，多數由高度易變的α亞基和β亞基通過二硫鍵連結構成。這一類T細胞被稱為αβ T細胞。少數含有γ亞基和δ亞基被稱為γδ T細胞。T細胞受體會與恒定的CD3分子一起構成T細胞受體復合體。
每一個亞基都含有兩個細胞外的結構域：可變區與恒定區。這些結構域屬于免疫球蛋白超家族，由反向平行的β折疊所構成。恒定區靠近細胞膜，連接著跨膜區和胞內的末端，而可變區負責識別多肽/MHC復合體。每個亞基的可變區都包含三個高度易變的互補性決定區（complementarity determining regions, CDR）。最重要的CDR3負責直接與MHC所呈遞的多肽結合。α亞基和β亞基的CDR1分別作用與多肽的N端和C端。CDR2被認為參與識別MHC。β亞基還有一個額外的CDR4，通常并不參與多肽/MHC復合體的識別，但與超抗原的作用有關。