通常采用高纯紫铜棒或铜线圈，纯度一般≥99.7%，表面打磨光滑，以保证良好的电化学性能，作为电化学反应的活性物质。
溶液与晶体：容器内装满饱和硫酸铜溶液，内部还填充有硫酸铜晶体，通过渗透膜维持溶液浓度平衡。在电极反应中，铜离子（Cu²⁺）在铜棒表面得到或失去电子，形成稳定的电极电位。
外壳：多采用陶瓷罐体，也有使用 PVC、PPR、ABS 等材质的，具有良好的耐腐蚀性、密封性和一定的抗压性，能有效保护电极内部的硫酸铜溶液不受外界环境的影响。
填包料：在陶瓷罐周围填充有填包料，如硫酸钠、石膏、膨润土等，或专用参比电极回填料，如石膏粉与膨润土按 1:1 混合，降低土壤与电极间的接触电阻，同时保持电解液的持续渗透。
导线：采用屏蔽双绞线，截面积≥2.5mm²，外层包裹聚乙烯绝缘层，用于将电极与测量回路连接，传输电位信号。
工作原理基于电化学中的能斯特方程，电极电位与溶液中相关离子的活（浓度）有关。当埋地长效硫酸铜参比电极插入土壤中时，其内部饱和硫酸铜溶液中的铜离子（Cu²⁺）与土壤中的离子通过多孔陶瓷发生交换。
铜棒与饱和硫酸铜溶液之间发生氧化还原反应，铜离子（Cu²⁺）在铜棒表面得到电子被还原为铜，或铜失去电子被氧化为铜离子，最终达到动态平衡，形成稳定的电极电位。在 25℃时，饱和硫酸铜参比电极的标准电极电位约为 + 0.316V（相对于标准氢电极，SHE）。
