加特林机枪是机械式的，最初枪管转动需要由人力转动摇把，后来改进为由电动机来完成。它的后座力非常大。
1862型加特林转管机枪有两种不同结构。第一种使用的是独立的钢制弹膛（弹膛与枪管分离），它的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。当枪管转到某个特定位置时，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，但是存在火药燃气泄露等缺点。为解决这一难题，加特林使用了当时开发的独立金属弹壳弹药。这种弹药结构被后来所有机枪的设计者沿用。
另一种结构使用的是0.58英寸口径的铜质弹壳边缘发火式弹药。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，枪管后部直径更大，使得弹丸进入枪管更加容易。但在解决装填问题的同时，产生了一个更为严重的问题：由于枪膛直径过大，弹头在飞行过程中翻滚。于是加特林将独立的弹膛与枪管合二为一，开发了性能有显著改善的1865年模型，这个模型成为后来转管武器的蓝本。
由于种种原因，加特林转管机枪在
美国内战期间并没有得到有效应用，但他还是把全部精力用于转管机枪的研制和改进工作中。1562型、1565型、1893型等十几个型号的转管机枪先后问世，口径有0.30英寸、0.45英寸、0.58 英寸、1英寸、13毫米等，管数有6管、10管等，供弹具有料斗、弹夹、弹匣、弹鼓及弹带等。即使以眼光来看，后期的转管武器在技术上也已相当完善了。