从整体架构来看，ATM分为硬件和软件两部分，人们通常接触到的只是外部的操作台。其内部结构采用上下两层布置，上层配置了电脑主机、显示器、读卡器和打印机等外围设备。自动柜员机本质上是一个具备输入和输出装置的数据终端，用于处理用户的各种交易请求。
自动取款机内部结构及工作原理是什么？
在取款流程中，ATM将输入装置的信息发送至主处理机，主处理机再将请求转发给用户的银行或发卡机构。若用户提取现金，主处理机将在客户账户与主处理机账户间执行电子资金转账。资金到账后，处理机向ATM发送批准代码，授权其支付现金，最终由ATM的输出装置协助用户完成取款。
当两张钞票粘连或钞票过于破旧折叠时，传感器会识别异常并将其投入废钞箱，而不是交给取款人。同时，机器会记录废钞箱中的钱数，以便所有者监控装入钞票的质量。较高的废钞率通常意味着钞票本身或ATM机出现了问题，需要进一步维护。
当客户在ATM机上插入银行卡时，机器首先激活并开始工作。ATM机会读取卡片背面的磁条信息，一旦检测到合格的磁条数据，屏幕就会提示用户输入密码和取款金额。对于ATM机而言，它并不直接处理这些输入数据，而是将取款指令与卡号、密码等信息打包成通讯包。
自动取款机的外壳通常由厚重的保险钢甲构成，其装甲厚度往往超过普通保险箱，这是为了保障内部存放现金的安全。打开门后，机器内部结构分为上下两层，上层通常安置有普通电脑主机、面向用户的显示器、读卡器、打印机以及打印卷纸等组件。
许多ATM机采用Windows CE作为操作系统，其优势在于操作界面友好且能提供更多服务功能。然而，这种开放性也带来了安全隐患。黑客可能侵入系统并安装恶意程序，在银行主处理机发送支付口令给ATM的过程中，拦截并修改数据包，从而诱骗ATM机吐出更多现金。
在ATM的下层部分，主要分布着几个用于存放现金的金属小箱子，也就是所谓的钞箱，此外还配有一个专门收集无法使用钞票的废钞箱。除了这些电子和存储部件外，内部还包含大量金属杠杆等机械设备，它们负责从钱箱中出钞、清点金额以及对外吐钞等物理操作。
ATM的核心组件是钞箱和出钞模块，大多数小型自动柜员机的底部主要用于容纳现金。机器配备有电子眼，在吐钞过程中会对每张钞票进行点数。所有特定交易的账单金额和信息都会记录在日记帐中。机器所有者需定期打印日记帐，并在两年内保留硬拷贝以备查证。
银行对ATM设备有着严格的管理制度。在装钞完成后，工作人员通常会进行取款和查询测试，以排除设备故障隐患。此外，每天需要对ATM进行会计周期处理，仔细核点周期内自助设备的流水记录以及现金的收付情况，确保账实相符。
这个包含交易指令的通讯包会被发送到银行计算机中心后台进行验证。只有当后台验证通过并完成一系列账务处理后，才会向ATM机发出“付款”指令。随后，ATM机根据该指令执行点钞、验钞，最后通过出钞口吐出钞票。如果客户在规定时间内未取走钞票，这些钱会自动归入废钞箱。
ATM的输入装置主要包括读卡器和键盘。读卡器负责获取银行卡磁条信息，并通过RS232、RS485或USB等协议将数据传输给主处理机。主处理机接收到信息后，将交易路由到用户所属的银行，同时用户通过键盘输入交易类型和金额，并输入个人密码PIN以进行身份验证。
如果持卡人对某笔交易有疑问，可以要求打印交易日记帐并联系主处理机解决。若找不到机器所有者，持卡人需联系发卡机构并填写表格传真给主处理机。除了电子眼点数，ATM还装有估算钞票厚度的传感器，用于检测是否有钞票粘连或破损。