DirectX 由應用程式編程接口 (API) 組成，又分成兩類：DirectX 基礎層和 DirectX 媒體層。這些 API 可以讓程式直接訪問計算機的許多硬體設備。
DirectX 基礎層自動確定計算機硬體性能，然後設定匹配的程式參數。這就可以讓多媒體應用程式在任何基於 Windows 的計算機上運行，同時確保多媒體應用程式充分利用高性能的硬體。
DirectX 基礎層包含一組 API，能改善對高性能硬體的高級功能的訪問，如三維圖形加速晶片和音效卡。這些 API 控制低級功能，其中包括二維圖形加速；支持輸入設備，如遊戲桿、鍵盤和滑鼠；控制混音及聲音輸出。這些低級功能由組成 DirectX 基礎層的組件支持：
Microsoft DirectDraw
Microsoft DirectDraw API 支持快速、直接訪問計算機視頻適配器的加速硬體功能。它支持在所有視頻適配器上顯示圖形的標準方法，並且使用加速驅動程式時可以更快更直接地訪問。 DirectDraw 為程式（如遊戲和二維 (2-D) 圖形程式包）以及 Windows 系統組件（如數字視頻編解碼器）提供與設備不相關的方法來訪問特定顯示設備的功能，而不要求用戶提供設備功能的其他信息。
Microsoft Direct3D Immediate Mode
Microsoft Direct3D Immediate Mode API (Direct3D) 為大多數新視頻卡安裝的 3-D 調整顏色功能提供界面。Direct3D 是低級的 3-D API，它為應用程式提供與設備無關的方法以便與加速器硬體進行有效而強大的通訊。
Direct3D 為程式開發人員提供了許多高級功能，如：
可切換的三度緩衝（使用 z-buffer 或 w-buffer）
平面和 Gouraud 陰影
多種光線和光線類型
豐富的素材和紋理支持功能
可靠的軟體仿真驅動程式
變換和裁剪
與硬體無關
在 Windows 2000 上的完全硬體加速（提供合適的設備驅動程式時）
對專門的 CPU 指令集的內嵌式支持，其中包括 Intel 的 MMX 和 Pentium III 結構以及 3DNow! 結構
Microsoft DirectSound
Microsoft DirectSound API 提供了程式和音頻適配器的混音及播放功能之間的連結。還支持波形聲音的捕獲和播放。DirectSound 為多媒體應用程式提供低潛伏混合、硬體加速以及直接訪問聲音設備。維護與現有設備驅動程式的兼容性時提供該功能。
Microsoft DirectMusic
Microsoft DirectMusic API 是 DirectX 的音樂組件。與捕獲和播放數字聲音樣本的 DirectSound API 不同，DirectMusic 處理基於訊息的音樂數據，這些數據是通過音效卡或其內置的軟體合成器轉換成數字音頻的。除了支持音樂樂器數字接口 (MIDI) 格式的輸入，DirectMusic 還為應用程式開發人員提供了創建能回響用戶輸入的嵌入式動態音軌的能力。
Microsoft DirectInput
Microsoft DirectInput API 為遊戲提供高級輸入並處理遊戲桿以及包括滑鼠、鍵盤和其他遊戲控制器（如強力反饋遊戲控制器）在內的其他相關設備的輸入。
DirectX 媒體層和 DirectX 基礎層一起使用，以提供支持動畫、媒體數據流（從 Internet 下載時的音頻和視頻的傳輸和查看）以及互動性的高層服務。和 DirectX 基礎層一樣，DirectX 媒體層是由多個集成組件構成的，包括：
Microsoft Direct3D Retained Mode
Microsoft Direct3D Retained Mode API 為高級、實時的三維 (3-D) 圖形提供了更高層的支持。Direct3D Retained Mode 為層次結構和動畫之類的圖形技術提供內在支持。Direct3D Retained Mode 建立在 Direct3D Immediate Mode 之上。
Microsoft DirectAnimation
Microsoft DirectAnimation API 為不同的媒體類型提供集成和動畫，如二維圖像、三維對象、聲音、電影、文本及矢量圖形。
Microsoft DirectPlay
Microsoft DirectPlay API 支持通過數據機、Internet 或區域網路連線的遊戲。DirectPlay 簡化了對通訊服務的訪問，並提供了一種方法使遊戲相互通訊而不受底層協定或在線上服務的限制。
Microsoft DirectShow
Microsoft DirectShow API 播放位於本地檔案或 Internet 伺服器上的多媒體檔案，並捕獲來自諸如視頻捕獲卡之類的設備上的多媒體數據流。DirectShow 播放以不同格式壓縮的視頻和音頻內容，包括 MPEG、音頻-視頻交叉存取 (AVI) 和 WAV。
