El tornillo de Arquímedes consiste simplemente en un enorme tirabuzón que gira accionado por una manivela situada en su parte superior. A veces, en lugar de la manivela, se colocaba directamente un molino, de manera tal que se utilizara la fuerza del viento para hacerlo funcionar.
El extremo inferior debe encontrarse sumergido en aquello que se desea levantar, generalmente agua, de modo tal que el tirabuzón quede inclinado con respecto a la superficie de lo que se desea elevar. Mientras el tirabuzón gira por acción de la manivela o del molino, una pequeña cantidad de agua queda atrapada dentro. La inclinación del tornillo debe ser tal que parte del giro introduzca agua dentro del tirabuzón, y parte introduzca aire, el siguiente giro permitirá que más agua ingrese en él, y a su vez impedirá la salida de la que anteriormente había entrado. Cada porción de líquido queda atrapada en una sección del cilindro o tirabuzón que al girar la arrastra hacia arriba. De este modo, luego de sucesivos giros, el agua asciende poco a poco dentro del tornillo. Dado que el objetivo era elevar el agua a una determinada altura, se solía usar más de un tornillo en serie, debido a las limitaciones de la máquina. Así, el agua iba ascendiendo en etapas.
