Автоматика пулемета Владимирова с «откатным двигателем» работает по схеме отдачи ствола с коротким его ходом. Затвор и ствол имеют собственные возвратные пружины. Ведущим звеном автоматики служит затвор. Запирание канала ствола осуществляется поворотом боевой личинки, которая сцепляется с насадной муфтой ствола. Поворот личинки производится ускорителем за счет взаимодействия ролика ускорителя с наклонным пазом короба. В затыльнике короба смонтирован буфер затвора. Спусковой механизм обеспечивает ведение только непрерывного огня.
Ударник жестко смонтирован в затворе, а выстрел производится по окончании запирания при приходе подвижной системы в крайнее переднее положение, так что часть энергии отдачи расходуется на ее торможение. Затем система ствол-затвор начинает откат. Отпирание канала ствола заканчивается при отходе подвижной системы на 1 8 мм. Ускоритель копирного типа, закончив отпирание, передает часть кинетической энергии отката ствола затвору, обеспечивая ускоренный отход затвора от ствола и надежное удаление стреляной гильзы. Извлечение стреляной гильзы производится Т-образным пазом боевой личинки затвора, удерживающим шляпку гильзы, отражение гильзы — подачей очередного патрона, который выдавливается из звена ленты в паз боевой личинки затвора и выталкивает стреляную гильзу (последняя гильза отражается дополнительным поворотным рычагом подачи). К моменту прихода затвора в заднее положение энергия отдачи почти полностью гасится возвратной пружиной и буфером. Буфер не только смягчает удар затвора в крайнем заднем положении, но и придает ему начальный импульс наката, сокращая длительность цикла автоматики. Если спуск нажат, затвор под действием импульса буфера и своей возвратной пружины начинает движение вперед, досылая очередной патрон в патронник и завершая цикл автоматики. Ствол укрыт перфорированным кожухом и снабжен коническим пламегасителем.
Питание пулемета — от металлической звеньевой ленты с открытым звеном. Лента на 40 патронов укладывается в патронную коробку. Механизм подачи ленты — ползункового типа, может переключаться с правой подачи на левую для использования пулемета на комплексированных установках. Пулемет имеет автоматические предохранители, исключающие запирание затвора и выстрел при неправильно присоединенном стволе, подачу ленты при неизвлечении патрона из звена.
Прицел — секторный. В конструкции широко использованы штампованные детали, разборка не требует инструментов. К достоинствам системы относится сравнительно плавная работа автоматики, отсутствие необходимости в точных регулировках зазоров, высокая надежность в различных условиях эксплуатации.
Колесный станок Харыкина создан по типу облегченного артиллерийского лафета с раздвижными станинами с сошниками, резиновыми шинами колес, небольшой высотой оси канала ствола относительно боевой оси станка. Пулемет на станке мог перевозиться в кузове грузовика, буксироваться автомобилем, перекатываться расчетом вручную, разбираться на несколько частей для переноски.
В 1952 г. К.А.Барышев начал разработку облегченного станка колесно-треножной схемы. Снабдив станок большим передним опорным сошником, он смог уменьшить его массу по сравнению с колесным в 2,8 раза, одновременно повысив кучность стрельбы (за счет смещения вперед точки упора станка в грунт) и углы горизонтального наведения. Боевые характеристики пулемета повысились примерно в 1,5 раза. В 1 955 г. станок Барышева приняли на вооружение.
Для стрельбы из пулемета Владимирова поначалу использовались уже выпускавшиеся патроны 14,5x114 с бронебойной пулей «Б-32» и бронебойно-зажигательной «БС-41», а также принятый вместе с пулеметом вариант с бронебойно-зажигательно-трассирующей пулей «БЗТ-44» (со стальной оболочкой, стальным сердечником, свинцовой рубашкой, зажигательным составом и стаканчиком с воспламенительным переходным и трассирующим составом). Пуля «Б-33» на дальности 300 м пробивала 21-мм броню, «БС-41» — 35-мм. В 1 950-1 960-е гг. в связи с распространением пулеметов были приняты патроны с пристрелочно-зажигательной пулей «ПЗ», зажигательной мгновенного действия «МДЗ», конструкция которых (как и «Б-32» и «БС-41») была заимствована от 12,7-мм патрона. Уже в 1 989 г. был отработан 1 4,5-мм патрон с бронебойно-зажигательной пулей «БС» с алюминиевой рубашкой, твердосплавным (карбид-вольфрамовым) сердечником, превосходящей по бронепробиваемости пулю «Б-32» в 1,5 раза. Масса пуль составляет от 60 до 63,6 г.