全自动机械手表的内部机芯部件都是机械零件组成，是以发条为动力的摆轮游丝式手表。机械手表是由机芯和外观部件组成。机芯包括传动系、原动系、上条拨针系、擒纵调速系、指针系，机芯零件是由夹板以螺丝钉把它们组合在一起的;外观部件由表壳、表盘、表针、表带等零件组成。
自动手表的结构型式较多，但工作原理大致相同。自动上条装置安装在机芯后面，打开后盖即能看到。自动瑞士手表机芯一般都比较厚。一般换向轮结构的自动表由自动锤(重锤)、换向轮、自动传动轮、自动头轮等组成。自动锤用螺钉固定在中心自动锤轴上。在外力的作用下，它围绕中心旋转，带动换向轮，换向轮轴齿又推动自动传动轮转动，自动传动轮推动自动头轮，自动头轮与大钢轮齿啮合，使大钢轮一个齿一个齿地转动而上条。全自动表是自动陀向任一方向转动都能上条。区别于单向换向装置，双向换向装置或棘轮棘爪式装置。现在以全自动手表为多。ETA2892机芯，双狮46941机芯就是双向自动上弦的绝大多数都是用偏心的摆陀(自动陀或称自动重锤)，它的形状像个半圆的盘，选用质量比较重的金属制成，且边缘比较厚，所以大部分质量都在陀的边缘上，利用地心的引力和人手臂的摆动而旋转，并驱动一组齿轮去卷紧发条来上弦。
全自动机械表不用电池，有些是带手动上发条的，有些不带，但还是有手动上发条的最好。一般在发条上满的情况下可以连续运行30小时左右，看机芯而定。老年人和常坐办公室以及运动少者最不适宜佩戴此类手表，在这种情况下，建议佩戴者定期给手表手动上弦。自动机械表在常温下，24小时误差在±45秒者为正常误差。因自动机械表须靠手臂的摆动而自动上弦，所以每天必须配戴八小时以上，才能确保计时准确。
手表运走能量靠的是发条的弹力提供的，当上满发条时，它的力矩较大，随着手表的运走，发条的发松，它的力矩也逐渐减小。手表从上紧发条到24小时这段时间，它的力矩输出是平稳的，此时走时也比较精确，误差小。而超过24小时以后，发条力矩会急骤下降，走时误差增大。为确保手表走时更准确，所以要每天定时上满发条。
机械手表怎样上条应使用手指来回上条比较好，因为来回上条，用手指将大钢轮带回来，这样起到回弹减速，防止齿轮相撞，而且来回上条也很省力。如果总是往前上，发条越接近上满时，它的反弹力也越大，每次上条就会出现回弹一次，而每次回弹都会增加上弦齿轮相碰，使齿尖容易折断。
按照传动比推算，柄头转18圈多一些，即可满足手表走时持续36小时。但是，由于每个人的上弦力度不一样，以及柄头内防水胶圈摩擦力的大小不同，因此，在发条完全放松时，柄头最好旋转20圈以上。发条全部上紧，理论上可以延续走时40小时(特殊表款除外)，但是24小时后却不能保证手表走时精准度。
当摆轮游丝处于静止状态时，给发条施加一定的力矩，即上一层弦，此时不晃动手表，而摆轮游丝能自动摆动，则说明这只手表的灵敏度高。若上条后需要晃动手表后才能走动，说明该手表灵敏度低。这种现象一般是摆轮的位差过大造成的。
