Принцип роботи свердлильно-нарізного верстата базується на трьох механізмах: послідовне з’єднання, координація крутного моменту та контрольований хід. По-перше, на етапі свердління шпиндель змушує свердло обертатися з високою швидкістю та подавати аксіально із заданою швидкістю подачі. Матеріал видаляється ріжучою дією ріжучої кромки свердла, утворюючи циліндричний наскрізний або глухий отвір. Коли глибина свердління досягає заданого значення, система керування автоматично запускає зміну інструмента або перемикання режимів-деякі моделі використовують структуру подвійного-шпинделя, коли свердлильний шпиндель і шпиндель для різьблення працюють незалежно; більш поширені моделі використовують внутрішній механізм зчеплення або сервопристрій реверсу для перемикання шпинделя зі стану високої-швидкості, низького-крутного моменту до стану низької-швидкості, високого-крутного моменту, одночасно змінюючи або перемикаючи на мітчик.
На стадії нарізання різьблення шпиндель обертається та переміщується аксіально синхронно зі швидкістю, яка точно відповідає кроку та швидкості подачі, змушуючи мітчик нарізати стандартну внутрішню різьбу по гвинтовій траєкторії всередині просвердленого отвору.
Протягом усього процесу кут обертання шпинделя, переміщення подачі та зворотний зв’язок крутного моменту суворо пов’язані, щоб забезпечити повний профіль різьби, точний крок і гладку поверхню.
