機械機芯的主要構成單元為發條盒、齒輪系、擒縱裝置與擺輪游絲，藉由發條釋放出的彈力，來推動齒輪系；並且由擒縱裝置與擺輪游絲作為調速裝置，將傳遞出來的能量仔細切分，讓齒輪系能穩定的轉動，進而達成精準計時的功能。由於此一構造方便好用，在石英機芯發表之前，是人類使用最廣泛的計時器。現在機械錶重回主流市場，因此機械機芯的研發改良仍持續進行中，目前錶廠著重於擒縱裝置與各項材質的改良，藉以提升機械錶的精準度與耐用度。而機械機芯可簡單的分為兩大類，分別是手上鍊機芯與自動上鍊機芯：
A.手上鍊機芯
以手指轉動龍頭為發條盒提供能量，是最傳統的上鍊模式，但由於一般大眾對於手上鍊錶款接受度頗低，因此現在主要是手錶玩家所購買。為了提高使用者的接受度，所以現在以發展多日鍊為主要潮流，或是附加動力儲存顯示功能。
B.自動上鍊機芯
在手上鍊機芯上面加裝自動盤與上鍊系統，藉由手腕擺動造成自動盤的位移，提供上鍊的能量。由於自動上鍊機芯能夠時時刻刻提供能量，免去需要定時上鍊的束縛，因此廣受歡迎。現在自動上鍊機芯以改良或研發新型上鍊系統為第一要務。
