控制阀由执行机构和调节机构组成。执行机构可分解为两部分：力或力矩转换部件和位移转换部件。将控制器输出信号转换为控制阀的推力或力矩的部件称为力或力矩转换部件；将力或力矩转换为直线位移或角位移的部件称为位移转换部件。调节机构将位移信号转换为阀芯和阀座之间流通面积的变化，改变操纵变量的数值。
执行机构有不同的类型。按所使用能源，执行机构分为气动、电动和液动三类。气动类执行机构具有历史悠久、价格低、结构简单、性能稳定、维护方便和本质安全性等特点，因此，应用最广。电动类执行机构具有可直接连接电动仪表或计算机，不需要电气转换环节的特点，但价格贵、结构复杂，应用时需考虑防爆等问题。液动类执行机构具有推力(或推力矩)大的优点，但装置的体积大，流路复杂。通常，采用电液组合的方式应用于要求大推力(力矩)的应用场合。
按执行机构输出的移动方向，执行机构分为正作用和反作用执行机构。正作用执行机构在输入信号增加时，阀杆向外移动。反作用执行机构在输入信号增加时，阀杆向内移动。按执行机构输出位移的类型，执行机构分为直行程执行机构、角行程执行机构和多转式执行机构。直行程执行机构输出直线位移。角行程执行机构输出角位移，角位移小于360°例如，转动角度为90°或60°蝶阀执行机构。多转式执行机构与角行程执行机构类似，但转动的角位移可以达多圈。
按执行机构组成部件的类型，气动执行机构分为薄膜执行机构、活塞执行机构、齿轮执行机构、手动执行机构、电液执行机构等。
按执行机构动作方式，执行机构分为连续、离散两类。连续类型执行机构的输出是连续变化的位移信号。离散类型执行机构的输出是开关变化的位移信号。电磁阀最常用的电动离散控制阀，安全放空阀也是常见的离散控制阀。
按执行机构安装方式，执行机构分为直装式、侧装式。直装式执行机构直接安装在调节机构上。侧装式执行机构安装在调节机构的侧面，它通过一个增力装置来改变位移方向和作用力大小。
按执行机构输出和输入的动作特性，执行机构分为比例式、比例积分式等类型。比例式执行机构的输出与输入信号之间成线性关系。比例积分式执行机构的输出是输入信号的比例和积分作用之和。
按执行机构输入信号的类型，执行机构分为模拟式执行机构和数字式执行机构。模拟式
执行机构接收模拟信号，例如，20～100kPa的气压信号，4～20mA的标准电流信号等。数字式执行机构接收数字信号，通常是一串二进制信号，用于开闭相应的数字阀。随着现场总线技术的应用，接受现场总线数字信号的执行机构正得到广泛应用。
调节机构也有不同的类型。通常，将调节机构称为阀。按结构分类，调节机构分为直通单座阀、直通双座阀、三通阀、角形阀、高压阀、隔膜阀套筒阀、球阀偏心旋转阀、闸阀蝶阀等。大多数普通的阀门添加有关阀门附件，例如执行机构、阀门定位器、阀门位置检测传感器等。
按流量特性，调节机构分为线性阀、等百分比阀和快开阀等。
按阀芯的形式，调节机构分为直行程和角行程阀芯等。直行程阀芯，分平板式、柱塞式、窗口式、多级式和套筒式等。角行程阀芯分为偏心旋转式、球式、V形切口式和蝶式等。
按调节机构上阀盖的形式，调节机构分为普通型、散热或吸热型、波纹管密封型、长颈
型等。其中，散热型调节机构适用于高温；吸热型调节机构适用于低温；对于深度冷冻的应
用，可采用长颈型调节机构；波纹管密封型适用于有毒性、易挥发或贵重流体介质的控制，可防止介质外漏损耗和造成伤亡事故。
按流向的不同，调节机构分为流开和流关、中心向外和外部向中心等。流开(flowopen)类调节机构中，在阀芯节流处流体流动方向与阀门打开的方向一致。流关(flowclose)类调节机构中，在阀芯节流处流体流动方向与阀门关闭的方向一致。中心向外(out-ward)类调节机构中，流体从套筒的中心向外流动。外部向中心(inward)类调节机构中，流体从套筒的外部向中心流动。
按阀杆移动时流通面积的变化不同，调节机构分为正体阀和反体阀。正体阀的阀杆移人阀体时，流通面积减小，流量减少。反体阀的阀杆移人阀体时，流通面积增加，流量增加。
按阀芯的导向方式不同，调节机构分为顶导向、顶底导向、阀杆导向、阀座导向和阀笼导向等。顶导向调节机构的阀芯导向由上阀盖或阀体内一个导向轴完成；顶底导向调节机构的阀芯由上、下阀盖的导向轴同时定向；阀杆导向是阀盖上一个导向轴与阀座环中心对中，轴套对阀杆进行导向；阀座导向在小流量控制阀中使用，它通过阀座进行导向；阀笼导向调节构的阀芯与阀笼组成套筒结构，在整个行程范围内，阀芯与阀笼内表面接触，在阀笼上有阀笼孔，阀芯移动时改变阀笼孑L的流通面积。阀笼与阀盖、阀座是自对中的，从而实现阀芯的导向。
按阀体是否分离，调节机构分为整体阀和阀体分离阀。整体阀的阀体是一个整体；阀体分离阀的阀体可以分离，便于拆卸和进行内部清洗，进行内部衬里的更换等。按阀体的材质，调节机构分为铸铁阀、铸钢阀、黄铜阀、不锈钢阀、热塑料阀、钛阀等。
此外，按阀的应用场合，还有一些特殊的阀门，例如低噪声阀、隔膜阀、防空化阀、耐蚀阀、蒸汽控制阀、降压阀等。
除了执行机构和调节机构外，控制阀还可添加一些附件来配合控制阀的动作，包括阀门定位器、手轮机构、信号转换装置、阀位检测、传送装置和自锁装置等，这些附件使控制阀的功能更完善，使用更方便，应用更灵活，性能更优越。