NMD全部组成是：2处发射阵地、3个指挥中心、5个通信中继站、15部雷达、30颗卫星、250个地下发射井和250枚拦截导弹系统。
具体地说，NMD是由5大部分组成的，即预警卫星、改进的预警雷达、地基雷达、地基拦截弹和作战管理指挥控制通信系统。
预警卫星用于探测敌方导弹的发射，提供预警和敌方弹道导弹发射点和落点的信息。这些卫星都属于天基红外系统，也就是说靠敌方发射导弹时喷射的烟火的红外辐射信号来探测导弹。
改迸的预警雷达，它们是NMD系统的“眼睛”，能预警到4000-4800千米远的目标。美国除要改进现有部署在阿拉斯加的地地弹预警雷达以及部署在加州与马萨诸塞州的“铺路爪”雷达外，还要在亚洲地区新建一个早期预警雷达。
地基雷达是一种X波段、宽频带、大孔径相控阵雷达，将地基拦截弹导引到作战空域。
地基拦截弹是NMD的核心，由助推火箭和拦截器（弹头）组成，前者将拦截器送到目标邻近，后者能自动调整方向和高度，在寻找和锁定目标后与之相撞，将它击落在太空上。
作战管理指挥控制通信系统利用计算机和通信网络把上述系统联系起来。
这些系统部署后，24颗整天围绕地球不断旋转的低轨道预警卫星和6颗高轨道卫星，一旦探测到敌方发射导弹，立刻跟踪其红外辐射信号。通过作战管理指挥控制通信系统，卫星除将导弹的飞行弹道“告诉”指挥中心外，还要为预警雷达和地基雷达指示目标。预警雷达发现目标后，将导弹的跟踪和评估数据转告地基雷达。一旦收到美国航天司令部的发射命令后，拦截弹就腾空而起。拦截器靠携带的红外探测器盯上来袭导弹后，竭尽全力（靠动能）与它相撞，与对方同归于尽。
反导弹导弹利用红外跟踪原理搜寻敌方进攻导弹，识别真假弹头，然后在地球大气层外拦截敌方进攻导弹，并用激光武器将其摧毁。