盾构机的最前面部分是机头，上面是一个圆形的巨大刀盘，刀盘上装有刀片，刀片有好几种，以应付不同的土层地质。这是最核心的部分，起到掘进的作用。

　　后面还有一段密封舱机身，尾随着6节车厢，用于装载盾构机的动力系统、土体改良系统、密封系统、辅助系统等，总体结构有60米长，体重300～500吨。

　　盾构机的工作原理和电动剃须刀很相似。工作时它靠着机身内千斤顶给予的动力向前推动，旋转刀盘掘开土层。挖掘土层的同时用混凝土环管片贴牢，防止土层塌陷，每次掘进一环1.2米长。每掘进一环，就安装一环的环管片。盾构机不断掘进，留下来的隧道直径是圆的，内壁由环管片贴成，非常工整。掘出来的土会被收集起来，经过处理后由螺旋运输机输送到装载泥土的车辆上，运到地面上去。

　　在漆黑的地下，盾构机是如何辨别方向的？它依靠两个系统：一是人工掌控系统，主要是隧道施工的传统测量定位系统，用全站仪、棱镜、水平尺、塔尺等工具，完成初测和复核等工作。二是自动定位隧道导向系统，也是最核心的系统，由中心计算机、隧道掘进软件、激光经纬仪等组成，保证掘进方向误差不超过30毫米。

　　盾构机问世至今已有近180年的历史。始于英国，发展于日本、德国，价格极为昂贵，一台进口的盾构机近8000万美元。在上世纪90年代，这种巨大、精密而复杂的工业产品一向是中国制造业的软肋，只能依赖进口。2015年11月14日由中国铁建重工集团和中铁十六局集团合作研发的中国国产首台铁路大直径盾构机在长沙下线，拥有完全自主知识产权，打破了国外近一个世纪的技术垄断，加速了中国快速城市化大铁路网建设的步伐。