Il banco del Melloni è costituito da una base in legno di mogano sulla quale è fissata, mediante due colonnette, una barra di ottone lunga un metro con scala centimetrata su di un lato. Tale barra funge da sostegno per numerosi accessori,tra cui la sorgente di calore e il rilevatore, tutti fissati tramite l’utilizzo di cavalierini muniti di viti a pressione.
La sorgente di calore è costituita da un Cubo di Leslie, che consiste in un cubo cavo in ottone che contiene acqua portata ad ebollizione da un bruciatore ad alcool posto nella parte sottostante. Le quattro facce del cubo presentano superfici differenti per variare la capacità emissiva della sorgente (annerita, bianca, lucida e satinata). 
Come rilevatore era utilizzato un termomoltiplicatore, costituito da una termopila, utilizzata come rivelatore della radiazione infrarossa, e da un Galvanometro astatico di Nobili. Altri accessori, circa 40 in origine, erano costituiti da lastrine di sostanze cristalline, vetri colorati e incolori, prismi di salgemma, schermi per selezionare il fascio uscente dalla sorgente e infine fenditure per regolare l'intensità del fascio.

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Approfondimento

La sua fama è legata ai suoi studi sul calore radiante (raggi infrarossi), che iniziò nel 1831 con Leopoldo Nobili. Ideò a questo scopo il "termomoltiplicatore", cioè una combinazione di pila termoelettrica e galvanometro. Dimostrò che il calore radiante ha le stesse proprietà della luce, studiandone, tra l'altro, i fenomeni di riflessione, rifrazione e polarizzazione. Nel 1834 gli fu assegnata la Medaglia Rumford della Royal Society, premio Nobel ante litteram, della quale divenne membro straniero nel 1839.