Konstrukcja Działko M61 Vulcan zostało zbudowane w systemie Gatlinga, co oznacza, że podczas każdego obrotu zespołu luf z każdej z nich pada jeden strzał. Zastosowanie wielu luf zapewnia uzyskanie bardzo dużej szybkostrzelności, rzędu 100 strzałów na sekundę, oraz odpowiednią trwałość luf poprzez zminimalizowanie ich nagrzewania i związanego z tym szybszego zużywania. Średni czas pomiędzy awariami i zacięciami wynosi 10 tysięcy strzałów, co czyni tę broń bardzo niezawodną. Sukces tego działka przyczynił się do określania nazwą Vulcan wszystkich podobnych konstrukcji, chociaż nazwa ta jest przypisana do działka M61.
Większość lotniczych działek M61 Vulcan jest napędzana silnikami elektrycznymi, a jedyną odmianą napędzaną energią gazów prochowych jest działko GAU-4 w US Army oznaczone jako M130. Obrót i przeładowanie luf odbywa się z wykorzystaniem energii gazów czterech z sześciu luf działka. Masa GAU-4 jest wyższa o około 4,5 kg w porównaniu do wersji z napędem elektrycznym, ale zaletą jest brak konieczności zasilania działka z zewnętrznego źródła.