所有Toll樣受體同源分子都是Ⅰ型跨膜蛋白，可分為胞膜外區，胞漿區和跨膜區三部分。
Toll樣受體胞膜外區主要行使識別受體及與其他輔助受體(co-receptor)結合形成受體復合物的功能。Toll樣受體的胞漿區與IL-1R家族成員胞漿區高度同源(IL-1R介導的信號傳導系統和機制與果蠅類似)，該區稱為Toll-IL-1受體結構域(Toll-IL-1 receptor domain，TIR結構域)。TIR具有嗜同性相互作用(homophilic interaction)，藉此來募集下游含有TIR的信號分子，組成信號復合體。但是二者胞外部分不相關，TLR胞膜外區為有17個～31個亮氨酸富集的重復序列(Leucine rich repeats，LRRs)，并且都含有3個胞外段輔助蛋白即MD-1、MD-2和RP105，參與對疾病相關分子模式（PAMP）的識別；而IL-1R為Ig樣的結構，在哺乳動物中，一些胞漿蛋白也存在TIR域，如2種信號接受蛋白，MyD88和TIR域的接受子蛋白(TIR domain-containing adaptor protein，TIRAP)，二者在TIR信號傳導中起作用。