SOLEIL由注入器、输运线、储存环和同步辐射实验线站等部分组成。注入器是一台直线加速器，电子枪产生的正负电子束在直线加速器中加速后分别注入椭圆形的增强器继续加速，直至电子能量直到达到SOLEIL要求的2.75 GeV。储存环周长354米，为了利用产生的同步辐射光，电子进入储存环后将运转几个小时。弯转磁铁使电子改变通常的线性运动轨迹而沿着储存环的轨道运转，四极磁铁使电子束聚焦为头发丝般的直径。扭摆磁铁(也称插入件)迫使正负电子束做波浪形的曲线运动，使电子有可能在直线段产生同步辐射光。储存环内的电子运行速度几乎达到30万公里/秒的光速，产生的同步辐射光从远红外、紫外，到硬X射线，光强约为太阳光的1万倍。引出的光束线位于储存环四周，每个光束线是一个独立的实验室。实际上，SOLEIL设计的最大容量可以容纳43光束线。

同步辐射光通过光束线上的单色仪引至实验站，每条束线提供的同步辐射光类别不同，实验站同时提供多种实验分析技术，科学家们因此得以观察物质的微结构，研究物质的化学、电子和磁行为，在生物、医药、材料科学等领域探索。