«Ружье-пулемет» системы Мадсена обр. 1903 г. относится к системам автоматического оружия, механизмы перезаряжания которого действуют за счет использования энергии отдачи ствола при его коротком ходе. Конструкция пулемета состоит из 98 частей. Оружие состоит из ствола и ствольной оболочки, корпуса, винтовочного приклада, затворной рамы, накатного устройства, затвора, подавателя патронов, подающего устройства, спусковой системы и прицельного устройства. Запирание канала ствола осуществляется качающимся в вертикальной плоскости затвором конструкции Мартини, закрепленным на оси, концы которого устанавливаются в стенках ствольной коробки. Затвор особой конструкции не может досылать патрон в патронник, для этого служит специальный досылатель.
Подъем и опускание затвора производится за счет взаимодействия его выступов с фигурными копирами неподвижного короба при движении ствола, ствольной коробки и затвора назад под действием отдачи и вперед под действием возвратной пружины. Попадая на наклонный участок паза, выступ поднимает затвор и отпирает ствол. При этом поворотный выбрасыватель извлекает и удаляет вниз стреляную гильзу. Во время движения механизма вперед под воздействием возвратной пружины следующий патрон захватывается из магазина досылателем. В нужный момент рычаг досылателя опускает казенную часть таким образом, что патрон попадает в патронник. В переднее положение подвижная система «затвор—ствол» приводится возвратной пружиной.
После досылания патрона затвор приподнимается и запирает ствол. Такая система обеспечивает надежное запирание и дает возможность несколько укоротить ствольную коробку, однако с ее применением конструкция оружия усложняется.
В пулемете используется ударный механизм с винтовой боевой пружиной. Спусковой механизм позволяет вести одиночный и непрерывный огонь. Переводчик вида огня находится в задней части спусковой скобы и ограничивает поворот спускового крючка.
Флажковый неавтоматический предохранитель располагается слева над спусковым крючком. Верхнее положение флажка — «предохранитель» — устанавливается только при взведенном ударном механизме. Предохранитель во взведенном состоянии блокирует спусковой крючок.
Оружие оснащено воздушной системой охлаждения. Ствол имеет поперечное оребрение по всей длине и заключен в кожух с рядами овальных отверстий. Ствол имеет левостороннюю нарезку. В ствольной коробке он фиксируется винтовым соединением.
Рукоятка перезаряжания характерной формы расположена на правом боку коробки. После установки в приемник полного магазина следует отвести назад рычаг затвора и снова отпустить его, позволяя ему переместиться вперед.
На кожухе крепятся прицельные приспособления, имеется выточка под обойму сошек. Прицельное устройство состоит из мушки с козырьком и поворотного прицела, который устанавливается с помощью хомутика на расстояние от 200 до 2000 м с шагом по 50 м.
Изогнутый коробчатый магазин на 25, 30 или 40 патронов установлен сверху и смещен влево для удобства прицеливания. Рукоятка отсоединения магазина располагается сразу позади него.
Для устойчивости при стрельбе используются складные трубчатые сошки, заостренные снизу. Пулемет оснащен деревянным прикладом, шейке которого придана форма удобной пистолетной рукоятки. Крышка приклада может быть откинута вверх и служить плечевой накладкой. Под прикладом иногда устанавливается дополнительная задняя сошка.
