Ένας προπληρωμένος μετρητής ηλεκτρικής ενέργειας με κάρτα IC περιλαμβάνει πολλά δομικά τμήματα και εξαρτήματα, συμπεριλαμβανομένης μιας μονάδας μέτρησης ενέργειας, μιας μονάδας διασύνδεσης κάρτας IC, μιας μονάδας επεξεργασίας δεδομένων και μιας μονάδας διεπαφής επικοινωνίας. Η μονάδα μέτρησης ενέργειας αποτελείται συνήθως από ένα τσιπ μέτρησης ενέργειας, μετασχηματιστές ρεύματος, μετασχηματιστές τάσης και κυκλώματα φιλτραρίσματος. Η μονάδα διασύνδεσης κάρτας IC περιλαμβάνει γενικά μια υποδοχή κάρτας IC, ένα κύκλωμα ανάγνωσης-εγγραφής κάρτας IC και μια μονάδα επεξεργασίας δεδομένων.
Η μονάδα επεξεργασίας δεδομένων αποτελείται συνήθως από έναν μικροεπεξεργαστή, μια μνήμη και μια οθόνη. Λειτουργώντας ως «εγκέφαλος» του έξυπνου μετρητή, ο μικροεπεξεργαστής είναι υπεύθυνος για την επεξεργασία δεδομένων δειγματοληψίας, τη διαχείριση της οθόνης και τη διευκόλυνση της ανταλλαγής εξωτερικών ροών δεδομένων. Οι κύριες λύσεις MCU περιλαμβάνουν τις σειρές S08MZ, S08GW, MCF51EM και Kinetis K30 της Freescale. Σειρές STM8L και STM32 χαμηλής ισχύος- της STMicroelectronics. και της σειράς MSP430 της Texas Instruments. Οι έξυπνοι μετρητές συνήθως ενσωματώνουν μια μονάδα ασφαλείας ESAM για να διασφαλίσουν την ασφάλεια των δεδομένων.
Η μονάδα διεπαφής επικοινωνίας τυπικά αποτελείται από μια μονάδα επικοινωνίας και σχετικό κύκλωμα διασύνδεσης. Οι λύσεις επικοινωνίας περιλαμβάνουν ενσύρματες μεθόδους-όπως RS-485 ή Power Line Communication (PLC)-καθώς και ασύρματες μεθόδους, όπως κινητή επικοινωνία 4G και NB-IoT (Διαδίκτυο των πραγμάτων στενής ζώνης). Για σχήματα διαμόρφωσης φορέα όπως το OFDM και το S-FSK, διάφοροι κατασκευαστές προσφέρουν ειδικά τσιπ-παραδείγματα περιλαμβάνουν το MC13260 της Freescale και το ST7590 της STMicroelectronics. Οι ασύρματες λύσεις βασίζονται κατά κύριο λόγο στην τεχνολογία ZigBee, με παράδειγμα τις σειρές MC13202 και MC1322x της Freescale.