تختلف آليات عمل الأدوات الرئيسية في هندسة الحفر حسب نوع الحفر وعمقه وطبيعة التربة التي يتم حفرها، ولكن يمكن ذكر بعض الأدوات الرئيسية وآليات عملها كالتالي:
1. الحفارة الدوارة (Rotary Drilling): تقوم بتحريك الأدوات الداخلية للحفر بدوران مستمر، وذلك عن طريق محرك دوار وبترددات مختلفة حسب العمق المراد حفره.
2. الحفارة الهيدروليكية (Hydraulic Drilling): تعتمد على قوة الضغط الهيدروليكي لتحريك الأدوات الداخلية للحفر، وهي تستخدم في العمليات الصعبة والتربة الصلبة.
3. الحفارات المزدوجة (Dual Tube Drilling): تستخدم لحفر آبار متعددة الطبقات وهي تعتمد على نظام الأنبوبين المزدوج، أحدهما لإرسال المواد الخارجة من الحفر والآخر لدفع الأدوات الداخلية للحفر.
4. الحفارات الحائطية (Wall Drilling): تستخدم لحفر جدران الأنفاق والآبار العميقة، وتعتمد على وضع دعائم وحواجز حول الحفر لمنع انهيار الجدار.
5. المركبات الجوية اللاسلكية (Wireline Drilling): تعتمد على إرسال التيار الكهربائي عبر الأنبوب الداخلي للحفر للسيطرة على أدوات الحفر وتحريكها دون الحاجة إلى سحبها بشكل كامل.
6. أدوات القطع (Cutting Tools): تستخدم لقطع الصخور والتربة أثناء الحفر، وتحتوي على رؤوس حادة مصممة للتعامل مع مختلف أنواع التربة والصخور.