Các xi lanh thủy lực thường được phân ra làm hai nhóm cơ bản: Xi lanh tác động một phía (một chiều) hoặc xi lanh tác động hai phía (xi lanh hai chiều). 

Xi lanh một chiều

Xi lanh một chiều chỉ tạo ra lực đẩy một phía, thường là phía thò cần xi lanh, nhờ cấp dầu thủy lực có áp suất vào phía đuôi xi lanh. Cán xi lanh sẽ tự hồi vị nhờ tác dụng lực của bên ngoài hoặc lực đẩy lò xo bên trong. Điều dễ nhận biết nhất đối với xi lanh một chiều là nó chỉ có duy nhất một cửa cấp dầu.

Xi lanh hai chiều

Xi lanh hai chiều có thể tạo ra lực cả hai phía: khi cán xi lanh thò ra và cả khi nó thụt vào vỏ xi lanh. Kết cấu làm kín bên trong của xi lanh hai chiều cũng phức tạp hơn xi lanh một chiều và trên thân nó phải có hai đường dầu cấp. Điều khác biệt lớn nữa là hệ thống thủy lực sử dụng xi lanh hai chiều phải có valve đổi hướng (valve phân phối) khi muốn điều khiển xi lanh này như hình vẽ dưới đây.​

Các xi lanh cũng có thể phân chia theo kiểu xếp cán xi lanh: xi lanh cán đơn một tầng hoặc xi lanh nhiều tầng (telescopic). 

Xi lanh cán đơn

Xi lanh cán đơn là loại có một đoạn cán xi lanh được gắn chặt, cùng chuyển động với quả piston. Loại xi lanh này chỉ có thể tạo ra một khoảng chuyển động nhỏ hơn chiều dài toàn thể của xi lanh, tức là khoảng làm việc của nó bị giới hạn bởi chiều dài của cán xi lanh trừ đi chiều dầy quả pitton và các đoạn lắp ráp bên trong xi lanh.

Xi lanh cán đơn là loại được sử dụng phổ biến và có các ứng dụng rộng rãi. Phần lớn nó có kết cấu để cán xi lanh thò ra ở một phía của xi lanh. Một số xi lanh có kết cấu với cán xi lanh ở hai phía quả pitton (được gọi là Double rod end cylinders). Khi một phía cán xi lanh thò thì cán phía bên kia sẽ thụt vào trong vỏ xi lanh.

Xi lanh nhiều tầng

Xi lanh nhiều tầng hay Telescopic thường có 2-3-4 hoặc có khi lên đến 6 tầng. Nó bao gồm một vỏ xi lanh và nhiều ống cần được xếp lồng với nhau. Kết cấu dạng này làm cho xi lanh có thể duỗi dài hành trình dài hơn rất nhiều kích thước cơ sở của xi lanh khi rút hết cán vào. Điều này tạo ra khả năng thiết kế các chi tiết, kết cấu máy gọn gang rất nhiều. Tuy nhiên xi lanh nhiều tầng có giá thành cao hơn nhiều so với xi lanh đơn.

Xi lanh nhiều tầng cũng có hai loại kết cấu: xi lanh một chiều và xi lanh hai chiều, tuy nhiên loại xi lanh hai chiều có kết cấu rất phức tạp và đòi hỏi các thiết kế đặc biệt để ngăn ngừa các rủi ro.

Cũng có một cách phân loại xi lanh thủy lực theo kết cấu với hai loại là xi lanh hàn và xi lanh lắp ghép bằng gu-rông (Tie Rod cylinder).

Xi lanh ghép gu-rông

Loại xi lanh này được lắp ghép và giữ cố định bởi 4 thanh gu-rông thép cường độ cao khóa ren xuyên suốt giữ các bộ phận từ hai đầu nắp xi lanh (với các xi lanh có đường kính lớn có thể có đến 20 thanh gu-rông giữ). Kết cấu xi lanh dạng này giúp cho việc tháo lắp, service các xi lanh được dễ dàng và cũng dễ chế tạo từ các bộ phận tiêu chuẩn. Xi lanh loại này thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp.

Xi lanh kết cấu hàn

Đầu xi lanh loại này được hàn với ống xi lanh giúp xilanh có kết cấu cứng vững thích hợp với các chế độ làm việc nặng trên các thiết bị thi công cơ giới hoặc công nghiệp năng.