国家导弹防御系统主要由五个部分组成：①预警卫星。发展中的“天基红外系统”预警卫星正取代已经使用的“国防支援计划”预警卫星。“天基红外系统”预警卫星主要由采用红外传感器的2颗部署在大椭圆轨道和4颗部署在地球静止轨道的高轨道卫星，以及24颗采用红外和可见光传感器的低轨道卫星组成预警卫星星座，大大提高预警的准确性和及时性，为地基拦截弹提供超视距制导，增加拦截弹的防御区域。②改进的预警雷达。探测、跟踪和统计弹道导弹在初始弹道的单个目标物体，提高地基雷达的探测能力，使其尽早发射和在更大的空域作战。③X波段地基雷达。属国家导弹防御系统的火控雷达，部署在拦截弹的基地内，执行目标监视、捕获、跟踪、识别、导弹引导和杀伤评估功能。④作战管理与指挥、控制系统。包括大约14个飞行中拦截弹通信系统。主要功能是：向作战指挥控制系统传递信息，支持指挥官参与控制的决策；不同探测数据融合；生成作战计划并执行；向防御系统转发武器发射命令等；信息传递和处理。⑤地基拦截弹。用于在大气层外（100千米以上）拦截处于弹道中段飞行的高速弹道导弹弹头，利用动能直接碰撞摧毁弹头。^[1]

国家导弹防御系统的工作过程是：首先由预警卫星报警，根据报警信息引导地面预警雷达探测来袭导弹；预警卫星同时将预警信息传送给作战管理中心，开始确定交战方案；预警雷达探测导弹及分离的任何目标，并从诱饵和其他假目标中识别出真弹头；由X波段地基雷达识别跟踪目标；作战管理中心进行综合分析后，确定拦截目标，并引导X波段地基雷达跟踪，指挥地基拦截弹进行拦截。为确保拦截成功率，一般可发射多枚拦截弹。^[1]

有许多关于技术上的可行性批评一直存在，特别是该系统到底有没有用这一根本问题。

2000年4月一场科学家和安全事务室联合研讨会，在麻塞诸塞州科技学会议场下了结论 “任何有能力制造弹道导弹的国家都有相对应的能力轻易反制NMD系统使其无效。” 反克手段包括使用生化武器，铝质气球诱标伪装成大量假弹头，和冷却弹头温度使击杀载具在最后阶段侦测不到。

2004年4月，整体会计办公室提出报告“导弹防御局（MDA）提不出针对一些批评的有效解释—尤其是在敌对目标使用诱标反制时如何应对.”并建议“美国国防部应该要全面测试每一个拦截阶段的细节” 但是国防部回答 “在生产全尺寸产品前并没有必要一定采行全操作测试。”

支持论者表示没必要花心力去关注分辨气球诱标和假弹头问题，因为许多批评者所谓的“简单”反制措施事实上要实现改装于现有导弹上还是很难，而且防御科技一直进步很快就能防御它们。导弹防御局（MDA）说诱饵辨别科技可以分类并找出移动方式最像真弹头的物体；而且终端拦截能力可以使所有中程施放的诱饵都失去意义.2002夏季MDA停止对外界提供防御细节并拒绝回答一切关于诱饵的技术问题。