シールドマシンは、一般的には円筒状で、底を抜いた茶筒を倒したような形状をしているが、実際には建設するトンネルの形状に合わせて作成されているだけである。また、現場の地質などに合わせて作成される特注の機械であり工事終了時にはトンネルの外壁の一部として利用されて終わる。トンネル先端の
切羽(掘削面)に
カッターヘッドという回転する面板(茶筒の蓋に相当する部分)を押し付けることでトンネルを掘削する。ここにはおろし金のような細かい刃(
カッタービットあるいはビットと呼ばれる)が円周状・放射状に多く配置され、常に土を掘り分け硬い石を削る過酷な環境から
超硬合金や焼結
タングステンカーバイトなどの強靭な素材が用いられる。またマシン本体外周には甲殻が設けられており、内部でトンネルが構築されるまでの間、周囲の土圧・地下水圧に耐える役割を果たす。