Budowa diody LED jest stosunkowo prosta, ale opiera się na zaawansowanych procesach półprzewodnikowych. Sercem diody led gdzie zachodzi proces emisji światła, jest chip półprzewodnikowy. Chip składa się z dwóch warstw materiału półprzewodnikowego: jednej typu n (z dodatkiem elektronów) i drugiej typu p (z miejscami, gdzie brakuje elektronów, tzw. dziury). Gdy przez diodę przepływa prąd, elektrony z warstwy n przemieszczają się do warstwy p, rekombinują z dziurami, emitując przy tym fotony, czyli cząsteczki światła.
Całość zamknięta jest w obudowie wykonanej z takich materiałów jak żywica, plastik czy szkło i często mogą zawierać dodatkowe elementy optyczne (np. soczewki), które kształtują wiązkę świetlną. Obudowy mogą przybierać różne kształty i mogą mieć różne kolory. W ten sposób kolor obudowy przeważnie odpowiada barwie emitowanego światła.
Aby całość zadziałała, trzeba odpowiednio podłączyć diodę do obwodu elektrycznego. Do tego celu służą dwa metalowe złącza — anoda (+) i katoda (-). Każda dioda jest dzięki nim montowana do płytki metodą przewlekaną. Elektrody przechodzą na wylot płytki i są lutowane na jej tylnej stronie.