Mặt ngoài của trình biên dịch tự nó bao gồm nhiều pha. Các pha theo lý thuyết ngôn ngữ là:
Phân tích từ vựng - Chia nhỏ các dòng mã nguồn thành những phần tử nhỏ gọi là thẻ khóa. Mỗi thẻ khóa đại diện cho một đơn vị không thể chia nhỏ của ngôn ngữ. Ví dụ: một từ khóa, một ký hiệu nhận dạng hay một tên ký hiệu. Các thẻ khoá có thể nhận biết được bởi việc dùng máy hữu hạn trạng thái. Pha này còn gọi là pha đọc từ ngữ hay pha quét.
Phân tích cú pháp - Nhận diện các cấu trúc cú pháp của mã nguồn. Nó chỉ tập trung lên cấu trúc. Nói cách khác, nó nhận diện trật tự sắp xếp của các thẻ khóa và hiểu cấu trúc thứ bậc trong bộ mã.
Phân tích ý nghĩa - dùng để nhận biết ý nghĩa của chương trình (mã nguồn) và bắt đầu chuẩn bị cho ra kết quả. Trong pha này, sự kiểm tra về kiểu được hoàn tất và hầu hết các lỗi dịch được nêu ra.
Biểu trưng trung gian - Đây là một dạng tương đương của chương trình nguyên thủy đã được chuyển thành và gọi là biểu trưng trung gian. Biểu trưng này có thể là một cấu trúc dữ liệu (thường là dạng cây hay dạng biểu đồ hay một dạng ngôn ngữ trung gian.)
