Автомобильный FM-трансмиттер (синоним FM-модулятор) выполнен в виде компактного устройства, который чаше всего подключается в розетку автомобильного прикуривателя. Для удобства пользования корпус FM-трансмиттера закреплён шарнирно и может менять своё положение относительно штепсельной вилки. От бортовой сети автомобиля на FM-трансмиттер (FM-модулятор) подаётся электрическое питание (как правило) 12 вольт постоянного тока.
На тяжёлых автомобилях с дизельными двигателями напряжение бортовой сети обычно составляет 24 вольта, 12-вольтовое устройство может сгореть.
В корпус FM-трансмиттера (FM-модулятора) вставляется USB-флеш-накопитель, и/или карта памяти SD (MicroSD), MMC (или другие, определяется конструкцией FM-трансмиттера), новые модели позволяют подключать IPod и/или IPhone. Возможны ограничения на объём памяти и/или файловую систему подключаемого носителя (например, не более 4 ГБ FAT32 или только 2 ГБ FAT16).
FM-трансмиттер считывает содержание файловой системы флеш-накопителя, выделяя аудиофайлы, записанные в MP3 или в других форматах (WAV, WMA, AAC, Ogg/Vorbis, FLAC, определяется конструкцией). Затем происходит преобразование цифрового звука в электрические колебания, модулированные аудиосигналом. Встроенный в FM-трансмиттер (FM-модулятор) маломощный радиопередатчик излучает в эфир радиоволны, несущие модулированные аудиосигналы.
FM-радиоприёмник, находящийся в автомобиле (или другой радиоприёмник, расположенный поблизости), принимает эти радиосигналы, усиливает, детектирует их, преобразуя в низкочастотный электрический сигнал, модулированный акустическими колебаниями. В конечном итоге водитель и пассажиры автомобиля (а также другой человек, находящийся поблизости с переносным радиоприёмником) слушают музыку (или другую аудиоинформацию, которая записана на флеш-памяти) из громкоговорителей, расположенных в салоне автомобиля (или из громкоговорителя переносного радиоприёмника). FM-трансмиттер (FM-модулятор) позволяет выбирать файл (из находящихся на носителе) для воспроизведения, задавать последовательность воспроизведения файлов, регулировать громкость воспроизведения (точнее, на модуляторе задаётся уровень мощности излучаемого радиосигнала, собственно громкость можно отрегулировать и в радиоприёмнике). ЖК-дисплей FM-трансмиттера позволяет прочитать имя файла, а также другую информацию о работе FM-модулятора. Управляют работой кнопками, расположенными на его корпусе, FM-модулятор, как правило, снабжён пультом дистанционного управления. FM-трансмиттер (FM-модулятор) должен быть настроен на какой-нибудь свободный от эфирного вещания радиоканал FM-диапазона. На этот же канал настраивается автомобильный радиоприёмник. Если в населённом пункте ведутся радиопередачи на этой частоте — следует перенастроить FM-модулятор и автомобильный радиоприёмник (найти незанятую частоту).