ساختمان رله بی متال از دو تیغه فلزی غیر همجنس (که ضریب انبساط طولی آنها متفاوت بوده و به وسیلۀ نورد گرم بر روی یکدیگر پرس شده اند) تشکیل شده است. در نتیجه گرما باعث خم شدن تیغه ها به سمت فلزی که ضریب انبساط کمتری دارد می شود. این خمش باعث قطع شدن یک کلید می شود. گرم شدن بی متال، می تواند توسط عبور مستقیم جریان از آن و یا توسط عبور جریان از یک سیم مقاومت دار که روی بی متال پیچیده شده است ایجاد شود. بی متال برای هر مدار موتوری بر روی جریان نامی مدار تنظیم می شود.
اگر جریانی که از مصرف کننده عبور میکند از جریان نامی بیشتر باشد به طور مستقیم و یا توسط یک مبدل جریان (CT) بی متال را گرم کرده تغییر حالت بی متال باعث قطع شدن مدار میشود. مدت زمانی که طول می کشد تا در اثر اضافه بار بی متال مدار را قطع کند بستگی به مقدار اضافه بار و وضعیت راه اندازی (راه اندازی معمولی یا راه اندازی سخت) دارد. رله بی متال معمولاً قابلیت ۳۰ بار عمل در هر ساعت را دارد. شکل زیر ساختمان داخلی بی متال را نشان می دهد.