M2大口徑機槍採用大口徑.50 BMG彈藥有火力強、彈道平穩、極遠射程的優點，射速每分鐘450至550發（第二次世界大戰時航空用版本為每分鐘600至1200發）及後坐作用系統令其在全自動發射時十分穩定，命中率亦較高，但低射速也令M2的支援火力降低。

該槍採用槍管短後坐式工作原理，卡鐵起落式閉鎖結構。射擊時，隨著彈頭沿槍管向前運動，在膛內火藥氣體壓力作用下，槍管和槍機同時後坐。彈頭飛出槍口後，閉鎖卡鐵離開楔閂上的閉鎖支承面，其兩側的銷軸被定型板上的開鎖斜面壓下，於是整個閉鎖卡鐵脫離槍機下的閉鎖槽，槍機開鎖。隨後，槍管節套猛撞內設的鉤形加速子，加速子上端撞擊槍機尾部，加速槍機後坐。該槍設有液壓緩衝機構，槍管和節套後坐時，液壓緩衝器的活塞被推向後，壓縮緩衝器管內的油液，使其從活塞四周

的油管內壁之間的縫隙向前逸出，對後坐產生緩衝作用。槍機復進時，槍機尾部的凸起撞擊加速子上端使其向前迴轉，加速子釋放液壓緩衝器簧，推動槍管和節套復進。閉鎖卡鐵在楔閂上的閉鎖斜面的作用下強制上抬，進入槍機下的閉鎖槽中，槍機閉鎖。

該槍採用單程輸彈、雙程進彈的供彈機構，撥彈杆尾端的導柱卡入槍機頂部的曲線槽內，當槍機做往復運動時，實現供彈動作。

該槍採用簡單的片狀準星和立框式表尺，準星和表尺都安置在機匣上。

該槍發射12.7×99mm口徑槍彈，包括有普通彈、穿甲燃燒彈、穿甲彈、曳光彈、穿甲曳光彈、穿甲燃燒曳光彈、脫殼穿甲彈、硬心穿甲彈、訓練彈等。

M2式勃朗寧大口徑重機槍發射M2普通彈時的最大射程可達2500米（1.9英里），裝在M3三腳架亦有1800米（1.2英里）的有效射程。M2式勃朗寧大口徑重機槍淨重38公斤（84磅），其M3三腳架時全重20公斤（44磅），V字扳機裝在機匣尾部並附有兩個握把，射手可通過閉鎖或開放槍機來調節全自動或半自動發射。M2用途廣泛，為了對應不同配備，它更可在短時間內改為機匣右方供彈而無須專用工具。

圖片中彈藥型別：第一個是.50口徑子彈，M2重機槍；第二個是.50勃朗寧機槍（BrowningMachineGun）；

第三個是埃裡克·丹尼斯（Eric Danis）開發的一種法國步槍彈，用來應付歐洲對.50勃朗寧機槍彈加以限制的法規。作為禁止在加利福尼亞銷售使用.50勃朗寧機槍彈的2004年.50勃朗寧機槍彈法案（.50 Caliber BMG Regulation Act of 2004）的迴應，這個州的遠端射手們開始使用這種彈藥來遵守新法規。由於使用.50勃朗寧機槍彈的武器在澳洲也被用，.510 DTC也在那裡使用以便遵守法規。

.510 DTC EUROP彈使用和.50勃朗寧及槍彈一樣的彈頭，但是藥筒的直徑有微小的差別。其藥筒要比標準勃朗寧彈短2.5毫米，收口也更陡峭..510 DTC藥筒可以用截短和熱加工勃朗寧彈藥筒的方法制造。但是因為直徑不同，使用勃朗寧彈的槍支無法安全發射.510 DTC彈，反之亦然，因此使用.510 DTC彈不會違法相關法規。為了避免混亂，美國.510 DTC步槍生產商稱這種彈藥為“.50 DTC”，避免人們產生使用這種彈藥的武器口徑超過0.5英寸的印象，進而導致其按照1934年國家火器法案（the 1934 National Firearms Act）被歸為“毀滅性武器”（Destructive Devices），就像使用.50勃朗寧彈的步槍在加利福尼亞受到限制那樣。

第四個是.50勃朗寧機槍彈改進型（IMPR=Improvememt）；第五個可能是比賽用步槍彈，和Lynn McMurdo有關係——這位老兄是美國.50口徑射手協會（Fifty Caliber Shooters Association，FCSA ）的會長；

第六個是M40系列106毫米無後座力炮上的M8C試射槍使用的M48A1曳光示蹤彈，BAT是營級反坦克（Battalion Anti-Tank）的縮寫。這種彈藥比勃朗寧彈要短。

最後一個是.50彈藥中最大的一種——50 FAT MAC彈（翻譯成胖麥克吧），由步槍生產商蓋爾·麥克米蘭（Gale McMillan）開發。胖麥克彈使用了改裝的20毫米火神炮彈藥的藥筒，收口達到30度，長度也被截短至2.6英寸，因此頸部很短。底火窩進行了改進以便安裝不鏽鋼點火筒和標準勃朗寧彈的底火。雖然.50勃朗寧改進型彈（就是前面提到的.50 BMG IMPR）可以達到914.4米/秒，胖麥克可以將相同的彈頭推到1036.92米/秒。