“加特林机关枪”的机构动作简单，由一名射手安装“装弹器”，另一名射手瞄准并转动曲柄。当一组齿轮绕主轴旋转时，主轴就会带动枪管、枪机等零部件随枪管旋转。
此时，其枪弹也会一发一发的自动从“装弹器”上掉落在“抽弹槽”中，由“枪机”推枪弹入膛。随着“枪机”不断向前运动，“弹簧”被击针的待击凸起压缩，一旦击针被解脱，弹簧就会驱动击针向前，并打击底火，击发枪弹 。此“机关枪”是采用转管发射原理制造，也就是后来被俗称为“加特林自动原理”设计制造而成。
此原理利用了一套传动机构，使数支枪管绕一个公共轴转动，从而完成连续射击。“加特林机关枪”是机械式的运转。最初，其枪管转动需要由人力转动摇把，后来则改进为由电动机或导出燃气动力来完成。
“加特林机关枪”的优点是射速高，威力大，而且枪管交替工作的方式，使它能保持较好的持续火力，但主要缺点却是体积和质量大，消耗弹药多 。此外，那1862型的“加特林转管机枪”就有两种不同的结构。
第一种结构使用的是独立的钢制弹膛（弹膛与枪管分离），其尾部封闭并装有撞击火帽。射手通过摇动曲柄带动沿圆周均匀排列的枪管旋转，装满弹药的弹膛从供弹料斗中进入到每根枪管后面的闭锁槽中。
当枪管转到某特定位置时，击针将弹药击发。而枪管转动到另一位置时，射击后的弹膛退出机关枪。
弹膛可以重复使用，枪管旋转一周可完成6发弹药的装填、击发和退弹，每分钟达到了200发的射速，但存在火药燃气泄露等缺点，主要是因为当时各国流行使用最多的还是纸壳枪弹，而金属弹壳尚未普及 。
为了解决上述难题，“加特林”使用了新开发的独立金属弹壳弹药。而这种弹药结构被后来所有机关枪的设计者所沿用 。“加特林机关枪”的第二种结构使用的是0.58英寸口径的铜质弹壳，为边缘发火式弹药。
在克服如何使独立的弹膛与枪膛同轴这一难题上，“加特林”使用了锥形枪膛，枪膛后部直径更大，使得弹丸进入枪管更加容易。正因如此，清朝人在“洋务运动”中，也根据其原理制造了不少此类“机关枪”。
“加特林机关枪”最初由手动曲柄机构操作，六个枪管围绕中心轴旋转（有些型号有多达十个枪管）。
每转一圈，每个枪管在相同的位置发射一次。枪管、托架和锁芯是分开的，都安装在一个围绕中心轴旋转的实心钢板上，枪体则安装在长方形固定框架上。射击时转动曲柄使轴转动，枪体上有凹槽，锁芯上钻有与枪管相对应的孔。这就是异时空的“加特林机关枪”工作原理，竟然在这一时空被朱由校轻易破解。
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