تختلف آليات التشغيل المستخدمة في الآلات الثقيلة وفقاً لنوع الآلة الثقيلة، ولكن هناك بعض التقنيات المشتركة المستخدمة في العديد من الآلات الثقيلة، وتشمل:
1- نظام الهيدروليك: هو نظام شائع يتم استخدامه في العديد من الآلات الثقيلة. يقوم هذا النظام بتحويل الضغط المائي إلى قوة لتحريك الأسطوانات والمكابس.
2- نظام الكابلات: يتم استخدام هذا النظام في الرافعات الثقيلة، ويعتمد على توجيه الكابلات والحبال لتحريك الأحمال.
3- القابض والفرامل: تستخدم هذه الآلية لتحميل وتفريغ هذه الآلات، وتستخدم المصدات والقواطع لربط وتحرير هذه الآلات.
4- الشاحنات الثقيلة: تستخدم محركات الديزل والبنزين، وتعمل بنظام الدفع الرباعي أو الأمامي.
5- المجانسة والجرافات: تستخدم هذه الآليات الهيدروليكية والخلاطات لخلط ونقل المواد، وتستخدم الجرافات للحفر والتمهيد ونقل الردم.