机械机芯的主要构成单元为发条盒、齿轮系、擒纵装置与摆轮游丝，藉由发条释放出的弹力，来推动齿轮系；并且由擒纵装置与摆轮游丝作为调速装置，将传递出来的能量仔细切分，让齿轮系能稳定的转动，进而达成精准计时的功能。由于此一构造方便好用，在石英机芯发表之前，是人类使用最广泛的计时器。现在机械表重回主流市场，因此机械机芯的研发改良仍持续进行中，目前表厂着重于擒纵装置与各项材质的改良，藉以提升机械表的精准度与耐用度。而机械机芯可简单的分为两大类，分别是手上鍊机芯与自动上鍊机芯：
A.手上鍊机芯
以手指转动龙头为发条盒提供能量，是最传统的上鍊模式，但由于一般大眾对于手上鍊表款接受度颇低，因此现在主要是手表玩家所购买。为了提高使用者的接受度，所以现在以发展多日鍊为主要潮流，或是附加动力储存显示功能。
B.自动上鍊机芯
在手上鍊机芯上面加装自动盘与上鍊系统，藉由手腕摆动造成自动盘的位移，提供上鍊的能量。由于自动上鍊机芯能够时时刻刻提供能量，免去需要定时上鍊的束缚，因此广受欢迎。现在自动上鍊机芯以改良或研发新型上鍊系统为第一要务。
