1、木牛流马的原理是流马是一个向上开口的，左右侧壁近上缘的垂直中心线上各有一个孔的木箱。木牛的三尺长的轴就穿过流马的这两个孔，流马可以在该轴上前后幌动。为了不使箱中粟、米之类的载荷左右移动，有一块纵向隔板把箱一隔为二，而且粮食是先装入布袋再装入箱中的。
2、当木牛叉开前后腿时随时可以停在坡地上。叉开度由在该四尺长的车辕上的限位钉限制。把车辕的把手一面拉前一面下压，品字顶孔就移向品字左孔之上，即重心移到前腿上，此时品字右孔被撬高，即后腿不受力并被凌空提起，在重力作用下或流马上的梢钉推动下向前腿靠拢。
3、当重心移出品字左孔时，木牛已向前移动了半步，再向前就要颠覆了，此时可把手把迅速向上拉起并向前拉，使品字顶孔向后移至品字右孔之上使重心落在后腿上，前拉的结果是使后腿叉开，同时前腿被流马上的销钉推向前。木牛就这样走完余下的半步。