Litijeve baterije so običajno v dveh oblikah: valjaste in kvadratne. Notranjost baterije ima spiralno navito strukturo, ki je med pozitivno in negativno elektrodo ločena z zelo finim in visoko prepustnim izolacijskim materialom iz polietilenskega filma. Pozitivna elektroda vključuje zbiralnik toka, sestavljen iz litij-kobaltovega oksida (ali nikelj-litij-kobalt-mangan, litijev manganat, litijev železov fosfat itd.) in aluminijaste folije. Negativna elektroda je sestavljena iz zbiralnika toka, sestavljenega iz grafitiziranega ogljikovega materiala in bakrene folije. Baterija je napolnjena z raztopino organskega elektrolita. Opremljen je tudi z varnostnim ventilom in elementom PTC (delno cilindrična uporaba) za zaščito baterije pred poškodbami v primeru nenormalnih pogojev in kratkih stikov na izhodu.
Napetost enocelične litijeve baterije je 3,7 V (3,2 V za pozitivno elektrodo iz litijevega železovega fosfata), zmogljivost baterije pa ni neskončna, zato je pogosto treba zaporedno in vzporedno povezati enocelično litijevo baterijo, da ustreza zahteve različnih priložnosti.