Enigma oprócz układu wirników wyposażona była w tzw. walec odwracający (umożliwiał szyfrowanie i deszyfrowanie). Z praktycznego punktu widzenia była to zaleta, lecz kryptograficznie stanowiło to poważną wadę. Taka konstrukcja powoduje powstanie negatywnego wzorca (zbioru zasad ograniczających liczbę możliwych kryptogramów). W tym przypadku żadna litera tekstu jawnego nie mogła zostać zaszyfrowana jako ona sama. Ta “wada” okazała się bardzo cenna dla polskich, a później angielskich kryptoanalityków.
Część mechaniczna składa się z alfabetycznej 26-znakowej klawiatury, zestawu osadzonych na wspólnej osi i obracających się bębenków nazywanych rotorami lub wirnikami oraz mechanizmu obracającego jeden lub kilka rotorów naraz za każdym naciśnięciem klawisza. Części mechaniczne służą jako elementy obwodu elektrycznego – właściwe kodowanie liter odbywa się elektrycznie. Po naciśnięciu klawisza obwód elektryczny zamyka się, a prąd przepływa przez elementy składowe maszyny, powodując zapalenie się jednej z wielu lampek podświetlających literę wyjściową. Ciągłe obracanie się wirników powoduje bezustanne zmienianie drogi sygnału i kodowanie wiadomości szyfrem polialfabetycznym, który na ówczesne czasy zapewniał wysokie bezpieczeństwo transmisji.
Ułożenie pinów i styków jest takie samo, jak opis literowy na pierścieniu alfabetycznym wirnika – typowo 26 liter od A do Z. Gdy wirniki są ułożone jeden za drugim na wspólnej osi, piny jednego z nich stykają się z płaskimi stykami elektrycznymi sąsiedniego, zamykając obwód elektryczny. Wewnątrz wirnika znajdowało się 26 przewodów łączących zgodnie z założoną kombinacją piny z jednej ze stykami po drugiej stronie. Sposób okablowania był inny dla każdego typu wirnika.
Pojedynczy wirnik zapewnia tylko proste szyfrowanie szyfrem podstawieniowym. Przykładowo pin odpowiadający literze E może być połączony ze stykiem od litery T po drugiej stronie. Złożoność systemu szyfrowania polega na zastosowaniu wielu równoległych współosiowych wirników – przeważnie trzech lub czterech – oraz regularnego obracania ich, co zwiększa stopień komplikacji.
Po włożeniu do maszyny szyfrującej, wirnik mógł być ustawiony w jednej z 26 pozycji. Przekręcenie bębenka umożliwiał przytwierdzony do niego karbowany pierścień wystający przez górną pokrywę maszyny po jej zamknięciu. Aby operator maszyny mógł ustawić wirnik w odpowiedniej pozycji, przymocowano do niego pierścień alfabetyczny z 26 literami lub cyframi, z których właściwa, odpowiadająca nastawieniu pozycji, była widoczna w specjalnym okienku pokrywy maszyny. We wczesnych modelach maszyny pierścień alfabetyczny był zamocowany do wirnika, ale później, w celu zwiększenia komplikacji szyfru, wprowadzono wirniki o zmiennym ustawieniu pierścienia alfabetycznego, którego pozycję określano terminem Ringstellung (ustawieniem wirnika).
Na klawiaturze brakowało spacji oraz znaków przystankowych. W charakterze spacji niemieccy szyfranci stosowali nieużywaną w tekstach literę X .
W maszynach Enigma stosowano 10 różnych pierścieni szyfrujących. Poniższa tabela przedstawia ich sposoby szyfrowania.
Jeśli pierwszy wirnik zakończył swój obrót, wtedy zaczął się obracać wirnik drugi. Gdy pierwszy pierścień wykonał pełny obrót, to karb na jego obwodzie powodował zazębienie się specjalnej zapadki obracającej następny pierścień o 1/26 obwodu. W drugim pierścieniu identyczny układ obracał trzeci pierścień, gdy pierścień drugi wykonał pełny obrót. Na końcu układu pierścieni znajdował się tzw. bęben odwracający, który posiadał kontakty tylko po jednej stronie. Łączyły się one z kontaktami wyjściowymi trzeciego pierścienia szyfrującego. Kontakty bębna odwracającego połączone były w pary za pomocą przewodów elektrycznych. Zatem prąd wchodzący do jednego kontaktu pojawiał się na innym kontakcie bębna odwracającego i wracał do trzeciego pierścienia szyfrującego, a stąd dalej poprzez pierścienie dwa i jeden wychodził na kontakt wejściowy pierwszego pierścienia, skąd dalej zapalał żarówkę podświetlającą literkę na blacie maszyny Enigma. Droga powrotna prądu zaznaczona jest liniami niebieskimi.
Oprócz pierścieni maszyny Enigma posiadały tzw. łącznicę wtyczkową. Za pomocą przewodów z wtyczkami łącznica pozwalała na zamianę ze sobą par liter docierających z klawiatury Enigmy do pierścieni szyfrujących.
Podsumowując:
każdy wirnik ma swoją indywidualną sekwencję liter,
ilość zastosowanych wirników zależy od szyfranta i przystosowania Enigmy (najczęściej trzy, w późniejszych latach Niemcy dołożyli czwarty),
łącznice można wykorzystywać, ale nie są one elementem obowiązkowym maszyny,
jeśli szyfrant wciśnie klawisz na klawiaturze, to “wysyła” pewny impuls elektryczny do wirnika pierwszego, który ma dla danej litery przyporządkowaną inną literę, następnie “tę inną literę” przesyła do następnego wirnika i tak dzieje się aż impuls dotrze do wirnika obracającego, który przesyła podobną drogą impuls do wirnika pierwszego, dana litera zostaje zapisana, a wirnik pierwszy obraca się o 1/26 obwodu,
kiedy pierwszy wirnik wykona 26 obrotów - obraca się wirnik drugi, a po nim kolejne, aż impuls wróci do wirnika pierwszego i zostanie zapisana litera zaszyfrowana.