加特林机枪的一个弹膛内有6~10个枪管，每个枪管都有自己的弹腔和撞针系统。要让枪运转起来，需转动曲柄，由曲柄转动弹膛内的枪管。每个枪管到达弹膛顶部时，都会从装弹机或旋转弹盒下经过。新的子弹落入弹腔，枪管就装上了子弹。
每根撞针都有一个小的凸轮头，可以卡住枪身内的倾斜阴膛。每个枪管绕弹膛旋转时，阴膛就后拉撞针，并将弹簧拉紧。新的子弹一装进弹腔，撞针凸轮立即滑出阴膛，弹簧则向前推动撞针。撞针撞向子弹，沿枪管射出弹头。当每个枪管绕到弹膛底部时，废弹壳就从抛壳口掉出。
2.自动技术
加特林机枪在世界上首次实现了子弹的连发，但加特林枪并非全自动，它的枪管转动是靠着手摇曲柄来实现的，如果要持续射击，就必须一直摇曲柄。第一架全自动机枪的发明者是美国人希拉姆·马克沁。
马克沁机枪以及随后出现的数百种机枪设计，其基本原理都是利用子弹爆炸产生的力量，在每次射击后重装子弹并重扳击铁。控制这种力量的基本装置系统有三种：反冲系统、后坐系统、气流系统。
(1)反冲系统
在未射击状态下，拉闩被向后拉，让其推紧后弹簧，扳机卡铁卡住枪闩将其固定，填弹系统将子弹装入弹腔。当射击者扣动扳机时，扳机卡铁松开，弹簧向前推动枪闩，枪闩把子弹从弹腔推入枪膛，枪闩撞针对子弹的撞击引燃底火，底火引爆推进物，爆炸则让弹头沿枪管射出。
枪管和枪闩间有一个锁闭装置，受到撞击时可以将二者扣在一起，枪闩和枪管都能在枪壳内自由移动，弹头移动时产生的力量对枪管施加反作用力将枪管和枪闩后推。枪闩和枪管向后滑动时，二者解锁，二者分离后，枪管弹簧将枪管前推，而枪闩则继续后移。枪闩与退壳器连在一起，退壳器将废弹壳从枪管内移除。
废弹壳退出后，填弹系统就能将新的子弹装入弹腔。如果一直扣住扳机，后弹簧会再次推动枪闩撞击新子弹，整个过程重新开始。如果松开扳机，卡铁就会卡住枪闩，使其不能向前移动，射击也就停止。
(2)后坐系统
后坐系统与反冲系统有些相似，但这种系统的机枪枪管是固定在枪壳里不会移动的，枪管和枪闩也没有扣在一起。后坐系统的枪栓卡铁与扳机也是分开的，两者形成杠杆形式，扣动扳机，扳机带动卡铁松开枪栓，压缩的弹簧将枪栓往前推，枪栓向前移动装机子弹完成发射。
子弹产生的爆炸气流一方面将弹头沿枪管推出，同时气压也会往反方向推进，迫使枪闩后移。退壳器将弹壳从枪管拉出，抛壳器再将其弹出机枪。在弹簧再次将枪闩前推之前，新的子弹已经排到枪闩前，整个过程再次开始循环。只要一直扣住扳机，并有弹药填入系统，这个过程就会不断持续下去。
(3)气流系统
气流系统与后坐系统相似，但该系统的机枪还具有其他一些组件，其中主要是一根与枪闩相连的细活塞，在枪管上方的弹膛里前后滑动。
气流系统的机枪枪弹爆炸产生的后坐力不会将枪闩后推，而是前进的气压把枪闩往后推。这种枪的枪管上方设置有一个气膛，气膛内有一个活塞装置，活塞与枪栓上部一个突出部位相连，当弹头沿枪管射出时，弹头推动气体膨胀，气流进入气膛，将活塞装置向后推，活塞的后退又推动枪栓后退。枪栓退开后，子弹又重新进入弹腔，枪栓后的弹簧再次被压紧，若不松开扳机，弹簧会再次伸展，再次击发子弹，如此往复。
机枪的创新与未来
在现代战争条件下，要求提高机枪的机动性和杀伤、侵彻能力。有些班用轻机枪已减小口径，并与突击步枪组成小口径班用枪族，如苏联的5.45毫米АΚ74自动枪和РПΚ74轻机枪枪族。重机枪在一些国家的机械化部队中已让位于车载机枪，在普通步兵分队中则趋于为通用机枪所取代。大口径机枪的重量已大幅度下降，为了提高穿甲性能，配用了次口径高速脱壳穿甲弹等新的弹种。机枪还正在研究配用无壳弹以增加携弹量，提高持续作战的能力。普通光学、激光和光电夜视瞄准装置正在不断改进，将进一步提高机枪的精度和全天候作战能力。
一、现代加特林机枪
经过机枪长时间的不断发展，很多国家的机构都有相当大的发展，这里仅以加特林机枪为例说明：
冷战期间(以及冷战后)机枪领域的一大创新是加特林原理的复苏。在“二战”结束后最初几年，刚成立不久的美国空军认识到需要装备一种发射率很高的机炮。在考虑了多种设计后，加特林系统的基本原理被确定为可以发挥出现代机炮的最大潜力，因为这种采用旋转集束炮管和外源动力的设计具有极高的发射率和可靠性。加特林原理减少了在高发射率武器上通常会出现的过热情况，其运行时温度更低，可靠性更好。现代的加特林机炮和原始型号之间唯一的区别在于后者采用火帽发火，而现代武器采用电控发火。外置动力使得每发弹药之间的击发互相独立，任何哑弹都会被自动抛出去，一发出现问题的弹药不会让整个机炮停止射击。这是加特林机炮和导气式武器相比最大的好处，后者如果有一发哑火弹就会出现卡壳，伊恩·霍格称这是“在缠斗时让飞行员感到有点尴尬”的情形。
带着这种想法，通用电气公司武器系统分部在1945年7月赢得了“火神计划”的合同，这项开发由通用电气公司、美国空军和美国陆军武器署联合投资。原型机炮代号T-45，在1949年4月完成。这种武器有三种口径：0.60英寸口径，20毫米口径和27毫米口径。所有型号都在斯普林菲尔德兵工厂和阿伯丁武器试验场进行了充分的测试，其中20毫米的型号被选定用于进一步完善。在经过改进后这种武器被定型为“M61型20毫米火神机炮”，在1956年开始投入生产。
M61型机炮有6根锁定在一根转轴上的炮管，按下击发按钮后集束枪管开始逆时针旋转，相继射击。储存有弹链的容器通过连在炮身上的塑料滑槽向火炮供弹。M61的动力是一台发动机，视安装的飞机种类不同有电动或液压两种驱动方式，并可发射普通子弹、穿甲燃烧弹或者高爆燃烧弹。M61型20毫米机炮后来发展出一个高射速、外置动力的武器家族，从5.56毫米到30毫米口径都有。
M61机炮被安装在多种飞机上，包括战斗机和轰炸机。在美国空军，M61被安装在F-104“星”式战斗机上。后来还开发出了内置M61机炮的吊舱，可以吊挂在高性能的近距支援飞机上用于打击地面目标。美国海军和陆军也购买了M61，后者采用的型号命名为M168，用做牵引式和自行式防空系统的火炮。M61还发展出一种三管型号M197，专门用于装备美国陆军和海军陆战队的“眼镜蛇”攻击直升机以及美国空军的固定翼炮艇飞机。美国海军委托通用电气公司在迷你岗的基础上开发出了独立运行的“密集阵”近防武器系统，用于在近距离保护舰船不受反舰导弹的攻击。
通用电气公司的工程师们在1960年把加特林原理应用到了一种类似的发射线膛弹药的机枪上，由此发展出GAU-2B机载机枪。在这种武器上，设计师们简化了火神机炮的结构，将其重新设计为发射7.62毫米北约标准弹，第一挺原型枪在1964年进行了测试。结果是一种高射速、重量轻的武器吊舱，可以安装在直升机和其他轻型飞机上，后两者都需要高射速武器对付人员和无防护的车辆。GAU-2B射速可达每分钟6000发，在更换了装填结构、底座、击发组件和枪管后可以很容易地改装为发射5.56毫米子弹。这种小口径武器和7.62毫米的型号一样也是以吊舱的形式出现(编号SUU-11)，可以吊挂在飞机的机翼下或者直升机的起落架上。
GAU-2B迷你岗首次参与实战是被侧向安装在AC-47“达科塔”的机身上，这种老式运输机在越战中被专门改装为武器平台。迷你岗安装在机身原来最后面的舷窗处和货舱门处，射击时飞行员同时驾驶飞机环绕着地面目标以塔形的轨迹飞行(基本上，是按照圆形的轨迹飞行，这样机枪可以把全部火力连续投放在一个小范围内)。这种飞机被称为“幽灵”或者“喷火魔龙”，实战证明为一种非常有效的对地攻击机。这种战术后来得到延伸，首先是出现在“阴影”和“毒刺”炮艇机上，最终出现了AC-130“幽灵”炮艇机。后者最初安装有4门“迷你岗”，其中两门后来被拆除，换成了两门40毫米博福斯火炮，而在“铺路盾”型飞机上这两门迷你岗换成了一门40毫米博福斯火炮和一门专门改装过的M102型105毫米榴弹炮。
在美国陆军采用5.56毫米枪弹后，通用电气公司便按比例缩小了“迷你岗”，从而研制出一种小口径转管机枪并命名为XM214。该枪采用6根5.56毫米口径枪管，其最高射速可达到每分钟6000发，但实际使用中只在400至4000发?/?分之间供射手选择。该枪可装到车载或舰载射架上，也可配用M122三脚架用做地面机枪使用，这种组合称为6-PAK。