諧波齒輪傳動由三個基本構件及組成
諧波發生器——是凸輪及薄壁軸承組成，隨著凸輪轉動，薄壁軸承的外環作橢圓形變形運動。
剛輪——是剛性的內齒輪。
柔輪——是薄殼形元件，具有彈性的外齒輪。
波發生器通常成橢圓形的凸輪，將凸輪裝入薄壁軸承內，再將它們裝入柔輪內。此時柔輪由原來的圓形而變成橢圓形，橢圓長軸兩端的柔輪與之配合的剛輪齒則處于完全嚙合狀態，即柔輪的外齒與剛輪的內齒沿齒高嚙合。這是嚙合區，一般有30%左右的齒處在嚙合狀態；橢圓短軸兩端的柔輪齒與剛輪齒處于完全脫開狀態，簡稱脫開；在波發生器長軸和短軸之間的柔輪齒，沿柔輪周長的不同區段內，有的逐漸退出剛輪齒間，處在半脫開狀態，稱之為嚙出。
齒的嚙合與脫開
波發生器為主動元件時，凸輪在柔輪內轉動，就近使柔輪及薄壁軸承發生可控的彈性變形，這時柔輪的齒就在變形的過程中進入（嚙合）或退出（嚙離）剛輪的齒間，在波發生器的長軸處處于完全嚙合，而短軸方向的齒就處在完全的脫開。
當電機帶動波發生器在柔輪內連續轉動時，其迫使柔輪產生連續的彈性變形，就使柔輪齒的嚙入—嚙合—嚙出—脫開這 四種狀態循環往復不斷地改變各自原來的嚙合狀態。這種現象稱之錯齒運動，正是這一錯齒運動，作為減速器就可將輸入的高速轉動變為輸出的低速轉動。
對于雙波發生器的諧波齒輪傳動，當波發生器順時針轉動1/8周時，柔輪齒與剛輪齒就由原來的嚙入狀態而成嚙合狀態，而原來脫開狀態就成為嚙入狀態。同樣道理，嚙出變為脫開，嚙合變為嚙出，這樣柔輪相對剛輪轉動（角位移）了1/4齒；同理，波發生器再轉動1/8周時，重復上述過程，這時柔輪位移一個齒距。依此類推，波發生器相對剛輪轉動一周時，柔輪相對剛輪的位移為兩個齒距。
柔輪齒和剛輪齒在節圓處嚙合過程就如同兩個純滾動（無滑動）的圓環一樣，兩者在任何瞬間，在節圓上轉過的弧長必須相等。由于柔輪比剛輪在節圓周長上少了兩個齒距，所以柔輪在嚙合過程中，就必須相對剛輪轉過兩個齒距的角位移，這個角位移正是減速器輸出軸的轉動，從而實現了減速的目的。
波發生器的連續轉動，迫使柔輪上的一點不斷的改變位置，這時在柔輪的節圓的任一點，隨著波發生器角位移的過程，形成一個上下左右相對稱的和諧波，故稱之為：“諧波”。