主發條：儲存能量
為機械腕錶上鍊時，會將發條盒內盤繞的主發條收緊。發條逐漸鬆開時，帶動發條盒轉動，並向機芯提供扭力。手動上鍊腕錶透過錶冠上鍊；自動上鍊腕錶則另外設有帶配重的自動陀，腕錶佩戴在手腕上隨動作擺動時便會為發條上鍊。
機芯的動力儲存，是腕錶上滿鍊後，在製造商界定的條件下可運作的大約時間。它並非準確度的衡量指標；實際運行時間亦可能因使用方式和複雜功能而有所不同。
齒輪系與指針
一系列齒輪和小齒軸將能量從發條盒傳送至擒縱機構。齒輪比會把發條盒的轉動轉換為秒、分鐘和小時顯示所需的速度。常見的分針式秒針每分鐘轉一圈，只是其中一種顯示方式；有些腕錶採用小秒盤，也有腕錶完全沒有秒針顯示。
走時機構和指針設定機制負責將錶冠連接到顯示部分。日期或其他複雜功能會加入用來執行基本時分顯示以外功能的機械結構，通常會消耗更多能量，亦增加機械複雜程度。
擒縱機構與振盪器
擒縱機構以細小而規律的間隔釋放齒輪系中的能量。傳統腕錶中，擺輪和游絲會來回振盪；擒縱機構與振盪器互相作用，控制指針前進的速度。常被形容為「滴答」的聲音，正是這種重複運作所產生；不過，有些高頻機芯聽起來更像快速的嗡鳴聲。
潤滑油、物料、幾何形狀、溫度和方位都會影響腕錶表現。機械腕錶是精密儀器，但仍會受撞擊、磁力、磨損和佩戴方式影響。製造商的指引是上鍊、存放和保養腕錶的最佳參考。
手動上鍊與自動上鍊
手動上鍊機芯需要佩戴者定期上鍊，而且通常可以採用較薄的錶殼，因為機芯沒有自動陀。正常的手腕活動可令自動上鍊機芯保持上鍊，但動力儲存耗盡後，腕錶仍會停走；長時間沒有佩戴後，可能需要重新上鍊或設定時間。
兩者都屬於機械腕錶，也可以採用相似的結構。實際差異在於能量如何傳送至主發條，而不在於其中一種是真正的機械腕錶，另一種則不是。