根据钻井工艺中钻进、洗井、起下钻具各工序的要求，一套钻机必须具备下列各系统和设备。
（1）起升系统
为了起下钻具、下套管以及控制钻头送进等，钻机要有一套起升机构。主要包括主绞车、辅助绞车（或猫头），辅助刹车（水刹车、电磁刹车等）、游动系统（包括钢丝绳、天车、游动滑车和大钩）以及悬挂游动系统的牛架等。另外还有起下钻操作使用的工具及设备（吊环、吊卡、卡瓦、大钳、立根移动机构等）。
（2）旋转系统
为了转动钻具以不断破碎岩石，钻机配备有转盘和水龙头，井下配有钻杆柱和钻头。有的使用井底动力钻具。
（3）循环系统
为了随时用钻井液清除已破碎的岩石，保证连续钻进，钻机配有钻井液循环系统。循环系统包括钻井泵、地面管汇、钻井液池和钻井液槽、钻井液净化设备以及调配钻井液设备。在喷射钻井和涡轮钻井中，循环系统还担负着传递动力的任务。
起升系统的主绞车，循环系统的钻井泵和旋转系统的转盘，被称为石油钻机的三大工作机组。
（4）动力系统
驱动绞车、钻井泵和转盘等工作机组的动力设备，可以是柴油机，交流电动机或直流电动机，也可以用燃气轮机。
（5）传动系统
传动系统的主要任务是把动力没备的机械能传递和分配给绞车、钻井泵和转盘等工作机。动力设备的输出特性往往不能满足工作机的需要，因而要求传动系统在传递和分配动力的同时具有减速、并车、倒车等多种性能。
（6）控制系统
为了使钻机各个系统协调地工作，钻机上配有气控制、液压控制、机械控制和电控制等各种控制设备，以及集中控制台和观测记录仪表等。
（7）底座
包括钻台底座，机房底座和钻井泵底座等。车装钻机的底座，就是汽车或拖拉机的底盘。
（8）辅助设备
辅助设备（配套设备）一般包括空气压缩机、钻鼠洞设备，井口防喷设备、辅助发电设备（供机械化装置、空气压缩机及照明用电）以及辅助起重设备、生活房屋（材料库、修班房、值班房等）。在寒冷地区钻井时，还需配备供暖保温设备。