ATO系統主要是類比最佳的司機駕駛， 實現高品質的自動駕駛， 提高列車運行時乘客的舒適度和節省能源。
ATO系統採用的基本功能模組與ATP系統相同。
雖然各個地鐵公司的ATO系統結構有所區別， 但ATO系統的基本組成是一樣的， 主要是由軌旁設備和車載設備兩部分組成。
ATO軌旁設備通常兼用ATP軌旁設備， 用於接收與列車自動運行有關的資訊。
ATO車載設備由設在列車每一端司機室內的ATO控制器(包括司機控制台)及安裝在列車每一端司機室車體下的兩個ATO接收天線和兩個ATO發送天線組成， 還包括ATO附件， 這些附件用於速度測量和實現定位。 ATO車載設備通常和ATP車載設備都安裝在一個機架內。
ATO還具有定位停車系統， 為列車提供精確的位置資訊。 包括車底部的標誌線圈和對位元天線， 以及每個車站ATC設備室內的車站停車模組和沿每個月臺設置的一組地面標誌線圈。 所以有時地鐵出現對門不準時， 不一定都是司機駕駛的問題， 也有可能是ATO系統的參數出現了小的差錯。