Механизмы этого оружия действуют за счет использования энергии отдачи подвижного ствола. Система запирания из двух шарнирно сочлененных рычагов подпирает затвор при выстреле. Положением рычагов — а значит, и взаимным положением ствола и затвора — управляет рукоятка на оси заднего рычага. После выстрела пороховые газы отбрасывают ствол назад, приводя в действие механизм перезаряжания: он извлекает из матерчатой патронной ленты патрон, отправляет его в казенник и одновременно взводит затвор. После выстрела операция повторяется. Таким образом обеспечивалась невиданная для тех времен скорострельность — 300–400 выстр./мин.
Патроны подаются из матерчатой ленты с медной вставкой между каждым патроном. Лента подается справа. В основном используются ленты на 250 патронов, в крепостной модели оружия упакованные в ящики.
Проблему перегрева ствола при непрерывном автоматическом огне Максим решил, заключив ствол в кожух, заполняемый водой и служащий также направляющей для движения ствола. Первые модели пулемета оснащались бронзовым кожухом, позже стали применять более легкие стальные.
Переменный стоечный прицел рассчитан на ведение огня на дальности до 2900 ярдов.
Для установки пулемета использовались разнообразные приспособления: колесные станки, раздвижные треноги, тумбовые лафеты морского типа, а также колесные лафеты артиллерийского типа. Последние обычно оснащались местом для стрелка, защитным щитом, а на позиции такой «артиллерийской установки» находились запасные части, запасной ствол, инструменты и оборудование для очистки, канистры со смазкой, вода из расчета 1,5 пинты на 1000 выстрелов, различного типа прицелы, таблицы для расчета траекторий стрельбы и боезапас до 15 000 патронов. Обслуживал такую установку расчет из 6 человек.
