Автоматика пулемета действует на принципе отвода части пороховых газов. Газоотводное отверстие выполнено снизу ствола на расстоянии 200 мм от дульного среза. После прохождения пулей отверстия давление в газовой камере начинает возрастать. Новинкой конструкции стало устройство полого газового поршня. Газы проходят через отверстие в боковой стенке газового поршня и, расширяясь, заполняет внутреннее пространство поршня и переднюю секцию газовой камеры. Возросшее давление толкает поршень назад. Тело поршня при откате разъединяет отверстия в стенке поршня и в стволе, и дальнейшее поступление газа прекращается. Поршень двигается назад, приводит в действие шток, который толкает затвор. Хотя поршень имеет короткий ход (60 мм), резкий импульс пороховых газов, подаваемых на шток, сообщает достаточное количество энергии для полного цикла работы. Газового регулятора нет. Принцип работы заключается в том, что когда накопится энергия, достаточная для преодоления трения и нагара, поршень пойдет назад. Двигаясь, он автоматически отсекает газы и является как бы саморегулирующимся. Подобная конструкция часто называется «системой постоянного объема». Поршень приводит в движение шток и он проходит 22 мм назад до начала отпирания затвора.
Шток в сборе имеет стойку, которая движется в фигурном пазе затвора. Для большей плавности работы на стойке закреплен ролик, обкатывающийся по грани паза затвора. При движении подвижных деталей автоматики вперед стойка двигается в криволинейной части паза и стремится повернуть затвор, удерживаемый за боевые упоры боевыми уступами в продольных каналах ствольной коробки пулемета. Когда затвор находится в переднем положении, он может поворачиваться по часовой стрелке, при этом его боевые выступы заходят за боевые упоры ствольной коробки. Когда поворот затвора завершен, стойка проходит последний участок фигурного выреза, параллельный продольной оси. После чего ударник на стойке газового поршня бьет по ударнику, и тот накалывает капсюль патрона.
Пулемет М60 предназначен для ведения огня только в непрерывном режиме со сравнительно низким темпом 550 выстрелов в минуту. По утверждению американских военных, тренированный пулеметчик способен уверенно контролировать стрельбу из такого оружия.
Особенностью ствола является покрытие типа «Стеллайт», значительно продляющее цикл его жизни по сравнению с обычными стальными стволами без защитных покрытий.
Первоначально М60 выпускался с питанием, скопированным у MG42, включающим систему внутренних и внешних пальцев приемника, приводимых в движение рычагом подавателя. Пальцы расположены так, чтобы двигаться в противоположных направлениях, и передвигают ленту в два приема при ходе затвора вперед и назад. С усовершенствованием пулемета М60 была изменена и его система питания. Общая схема рычажного механизма осталась прежней — ролик, расположенный сверху на муфте в задней части затвора воздействует на рычаг подавателя, смонтированный в крышке приемника. Система внутренних и внешних пальцев была оставлена, а одиночный палец заменен. Ролик затвора смещает рычаг подавателя вправо, рычаг поворачивается на вертикальной оси так, что передняя часть с пальцем приемника переходит влево на следующий патрон. Когда затвор идет назад, палец движется вправо и передвигает ленту на один шаг.
Флажок предохранителя расположен слева над пистолетной рукояткой. Верхнее положение флажка («F») — «огонь», нижнее («S») — «предохранитель». При взведении оружия предохранитель должен находиться в положении «огонь». Прицел — рамочный, откидной. Приклад поднят на линию оси канала ствола и в нем частично размещен возвратный механизм с буфером — для сокращения длины оружия. Большая ствольная накладка удобна для переноски оружия, сошки — штампованные, складные с «ушками», в сложенном положении предохраняющими руки от ожогов. В качестве вспомогательного инструмента для разборки пулемета может использоваться обычный патрон.