LAMOST由光学系统、机械结构系统、控制系统、光纤系统、光谱仪和CCD系统、计算机集成和观察室共7个子系统构成。

LAMOST是一种中星仪式反射施密特望远镜，它由在北端的反射施密特修正板MA、在南端的球面主镜MB和在中间的焦面构成。球面主镜及焦面固定在地基上，反射施密特修正板作为定天镜跟踪天体的运动，望远镜在天体经过中天前后时进行观测。天体的光经MA反射到MB，再经MB反射后成像在焦面上。焦面上放置的光纤，将天体的光分别传输到光谱仪的狭缝上，然后通过光谱仪后的CCD探测器同时获得大量天体的光谱。

球面主镜大小为6.67米 6.05米，曲率半径40米，由37块对角线长1.1米，厚度为75毫米的六角形球面子镜组成。反射施密特改正板处在主镜球心，大小为5.72米 4.40米，由24块对角线长1.1米，厚度为25毫米的六角形平面子镜组成。望远镜有效通光口径4米，可观测南纬10度以北的天空，观测低赤纬天区时略大，观测高赤纬天区时略小。焦距为20米，相应的焦比为5。反射施密特改正板应用既有控制拼镜面的共面，又有控制单块薄镜面的非球面面形的主动光学新技术。它将两种主动光学技术集于一身，不仅用于校正望远镜的安装误差、加工误差和重力变形，更主要的是用于校正球面主镜的球差，达到施密特望远镜具有的大视场。这个系统在直径5度视场范围内有优良的像质，视场边缘的最大像斑为1.77角秒。相应于5度视场，直径为1.75米的焦面上放置4000根光纤。

反射施密特修正板MA：

焦平面的光纤阵：

球面主镜MB：

从公众天文台附近眺望的兴隆站全景照片（由“天之文”论坛“猎户23”拍摄）