Napetostno krmiljen oscilator (VCO) uporablja vhodno napetost za določanje svoje frekvence nihanja. To lahko vključuje vnos enosmernega toka (DC) s fiksno napetostjo za ustvarjanje nihanja s fiksno frekvenco. Napetostno krmiljen oscilator lahko sprejme tudi spreminjajočo se napetost, da ustvari nihanje z modulirano frekvenco. Nekateri oscilatorji te vrste imajo digitalni impulzni izhod, ki lahko proizvaja impulze z modulirano širino. VCO se lahko razvrsti kot harmonični oscilator ali relaksacijski oscilator, odvisno od vrste valovne oblike, ki jo proizvaja.
Harmonični oscilatorji proizvajajo valovne oblike s sinusoidnimi oblikami. Ta vrsta napetostno nadzorovanega oscilatorja mora vključevati ojačevalnik za povratek signala v vir vhodne napetosti, ki ustvari resonančno frekvenco, ki ustvari pozitiven dobiček okoli povratne zanke in ustvari sinusno valovno obliko. Harmonski oscilator lahko vključuje tudi varaktorsko diodo, ki zagotavlja del kapacitivnosti za resonančno vezje. Frekvenco nihanja lahko nato spreminjamo glede na vhodno napetost diode.
Relaksacijski oscilator proizvaja valovno obliko trikotne oblike. Ta vrsta napetostno krmiljenega oscilatorja vsebuje tri podtipe, vključno z oscilatorjem, sklopljenim z emiterjem, oscilatorjem z ozemljenim kondenzatorjem in obročnim oscilatorjem na osnovi zakasnitve. Čas, potreben za polnjenje kondenzatorja, določa frekvenco nihanja za oscilator s sklopko z emiterjem in oscilator z ozemljenim kondenzatorjem. Frekvenca nihanja oscilatorja z zakasnitvijo je odvisna od časa, ki ga potrebuje oscilator, da doseže vsako povečanje ojačanja.
Harmonski napetostno krmiljeni oscilatorji imajo večjo frekvenčno stabilnost kot relaksacijski VCO zaradi sprememb hrupa, napajanja in temperature. Krmiljenje frekvence je tudi boljše v harmonskem VCO, saj ta tip uporablja ločeno vezje za nadzor frekvence. Glavna prednost relaksacijskega VCO je njegova sposobnost uglasitve v širšem frekvenčnem območju kot harmonski tip. Relaksacijski VCO je tudi bolj primeren za uporabo v integriranih vezjih.
Napetostno krmiljen oscilator pogosto uporablja napetostno krmiljen kondenzator za nadzor izhodne frekvence. Ta vrsta kondenzatorja vsebuje polprevodniško diodo s kapacitivnostjo, ki je odvisna od njene napetosti. Izhodno frekvenco oscilatorja lahko nato nadzorujete s spreminjanjem vhodne napetosti diode. Napetostno krmiljen kondenzator je priročna metoda za nadzor izhodne frekvence visokofrekvenčnega VCO, ker so napetostno krmiljeni kondenzatorji na voljo v širokem razponu kapacitivnosti. Nizkofrekvenčni VCO običajno uporablja napetostno nadzorovan vir električnega toka za spreminjanje izhodne frekvence.