Linijinis įtampos reguliatorius iš esmės susideda iš įvesties, išvesties ir GND kaiščių. Kadangi jis turi kintamos išvesties charakteristikas, pridedamas grįžtamojo ryšio kaištis, kuris grąžina išėjimo įtampą.
Linijinio reguliatoriaus vidinę grandinę iš esmės sudaro klaidų stiprintuvas (operacinis stiprintuvas klaidoms aptikti), atskaitos įtampos šaltinis ir išėjimo tranzistorius. Nors PCH MOSFET ir NCH MOSFET naudojami kaip išvesties tranzistoriai, galima naudoti ir dvipolius PNP ir NPN tranzistorius.
Veikimas visiškai imituojamas, naudojant vieną iš pagrindinių operacinio stiprintuvo valdymo grandinių – grįžtamojo ryšio kilpą. Pasikeitus įėjimui ar apkrovai, klaidų stiprintuvas nuolat lygina grįžtamojo ryšio atskaitos įtampą iš reguliatoriaus išėjimo įtampos, sureguliuoja galios tranzistorių iki nulio ir palaiko pastovų VO, net jei išėjimo įtampa pradeda keistis. Tai grįžtamojo ryšio kilpa, valdanti stabilizavimą (reguliavimą).
Kaip minėta anksčiau, klaidų stiprintuvo neinvertuojančių kaiščių įtampa paprastai yra tokia pati kaip VREF, todėl srovė į R2 bus pastovi. Srovę, tekančią į R1 ir R2, galima gauti naudojant REF÷R2, taigi Vo bus srovė × (R1 plius R2)