วัลแคนเป็นปืนแกทลิ่งโดยที่ปืนแต่ละกระบอกจะมีทั้งหมดหกลำกล้องโดยจะหมุนไปพร้อมๆ กัน ลำกล้องที่มากสร้างอัตราการยิงที่สูงถึง 100 นัดต่อวินาทีและมันยังทำให้มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นเพราะลดการกัดกร่อนและความร้อนลง ด้วยการที่มันอาจขัดข้องหรือล้มเหลวได้หากกระสุนใช้ไปมากถึง 10,000 นัดมันจึงเป็นอาวุธที่ไว้ใจได้อย่างมาก ความสำเร็จของโครงการวัลแคนและแบบต่อๆ มาของมันทำให้เกิดปืนแบบใหญ่ขึ้นมาโดยมีชื่อเรียกว่าปืนใหญ่วัลแคน ซึ่งบางครั้งก็สร้างความสับสน

เอ็ม61 สำหรับเครื่องบินส่วนใหญ่นั้นขับเคลื่อนด้วยไฮดรอลิกและไฟฟ้า การหมุนของปืน ลำกล้องที่รวมกัน และระบบเติมกระสุนจะถูกหมุนโดยมอเตอร์ไฮดรอลิกผ่านทางระบบชาฟท์ที่ยืดหยุ่น กระสุนถูกยิงโดยระบบไฟฟ้าที่ซึ่งกระแสไฟฟ้าจากการยิงนำผ่านทางหมุดเมื่อกระสุนแต่ละนัดถูกหมุนเข้าสู่ตำแหน่งยิง สำหรับรุ่นที่ให้พลังงานตัวเอง จีเอยู-4 (ถูกเรียกว่าเอ็ม130ในทางทหาร) เป็นระบบแก๊สที่ใช้แก๊สจากสามลำกล้องทำให้กลไกทำงาน มันจะมีน้ำหนักมากกว่าแบบไฟฟ้าประมาณ 4.58 กิโลกรัม แต่ไม่ต้องการพลังงานจากภายนอก

ตอนแรกเอ็ม61 ใช้สายกระสุนแบบเชื่อมแต่มันก็มักมีปัญหา อาวุธดั้งเดิมไม่นานก็ถูกแทนที่ด้วยเอ็ม61เอ1 พร้อมระบบที่ไม่มีการเชื่อม มันขึ้นอยู่กับการใช้งาน ระบบเติมป้อนกระสุนสามารถเป็นทั้งแบบปลายเดี่ยวและปลายคู่ ข้อเสียของเอ็ม61 คือความจุของอาวุธ ระบบป้อนกระสุน และกล่องแบบกลมที่ทำให้มากยากที่จะใส่เข้าไปในตัวเครื่องบิน ระบบป้อนกระสุนต้องถูกใช้ให้เหมาะกับงานด้วยการเพิ่มน้ำหนักเข้าไป 140-190 กิโลกรัมเพื่อทำให้อาวุธสมบูรณ์ เครื่องบินส่วนใหญ่จะใช้แบบปลายคู่เพราะว่าการดีดปลอกกระสุนสามารถทำให้เกิดความเสียหายต่อเครื่องยนต์ได้ และเพราะการเก็บรักษาปลอกที่ใช้แล้วช่วยในการคงศูนย์ถ่วงของเครื่องบิน เครื่องบินแบบแรกที่ใช้เอ็ม61เอ1 คือรุ่นดีของเอฟ-104 โดยเริ่มขึ้นในปีพ.ศ. 2492

รุ่นที่เล็กกว่าของวัลแคนถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้กับเอฟ-22 แร็พเตอร์โดยเรียกว่าเอ็ม61เอ2 โดยรวมแล้วมันเหมือนกับเอ็ม61เอ1 เพียงแต่มีลำกล้องที่ผอมกว่าเพื่อลดน้ำหนักเป็น 91.6 กิโลกรัม ระบบหมุนยังได้รับการดัดแปลงเพื่อนำเอาชิ้นส่วนใดก็ตามที่ไม่ต้องการออกและแทนที่เหล็กบางชิ้นด้วยวัสดุที่เบากว่า เอฟ/เอ-18อี/เอฟ ซูเปอร์ฮอร์เน็ทก็ใช้วัลแคนรุ่นนี้เช่นกัน[3]

อัตราการยิงของวัลแคนโดยปกติจะอยู่ที่ 6,000 นัดต่อนาที ถึงแม้ว่าบางรุ่น (อย่างที่เครื่องเอเอ็มเอ็กซ์และเอฟ-106 เดลต้า ดาร์ทใช้) จะมีอัตราการยิงที่ต่ำกว่า และรุ่นอื่นๆ ก็มีอัตราการยิงที่เลือกได้ทั้ง 4,000 หรือ 6,000 นัดต่อนาที ลำกล้องขนาดเบากว่าของเอ็ม61เอ2 ทำให้มีอัตราการยิงที่ค่อนข้างมากกว่าประมาณ 6,600 นัดต่อนาที

กระสุน

จนเมื่อปีพ.ศ. 2523 เอ็ม61 ได้ใช้กระสุนแบบเอ็ม50 ตลอดมา โดยปกติแล้วจะยิงกระสุน 100 กรัมที่ความเร็วประมาณ 3,380 ฟุต/วินาที กระสุนแบบอื่นอย่างเจาะเกราะ ระเบิดเพลิง และสำหรับฝึกก็มีให้ใช้เช่นเดียวกัน ประมาณปีพ.ศ. 2531 ได้มีกระสุนใหม่ออกมา มันเป็นกระสุนพีจียู-28/บี[4] ซึ่งปัจจุบันเป็นแบบมาตรฐานสำหรับเครื่องบินของกองทัพเรือและกองทัพอากาศสหรัฐฯ พีจียู-28/บีเป็นกระสุนแรงฉุดต่ำที่ถูกออกแบบมาเพื่อเพิ่มความเร็วที่ปากกระบอก ซึ่งเพิ่มไปถึง 3,450 ฟุต/วินาที มันเป็นกระสุนแบบกึ่งเจาะเกราะและระเบิดเพลิง มันเพิ่มระยะอย่างมีประสิทธิภาพ ทั้งความแม่นยำ และพลังเหนือกว่ากระสุนแบบเอ็ม56เอ3 พีจียู-28/บีก็ใช่ว่าจะไม่มีปัญหาเลย ในปีพ.ศ. 2543 มีการรายความความปลอดของกองทัพอากาศสหรัฐฯ ถึงการจุดชนวนในอุบัติเหตุ 24 ครั้ง (หลายครั้งก็รุนแรง) ใน 12 ปีเทียบกับเพียง 2 ครั้งตลอดเวลาการใช้งานของกระสุนเอ็ม56 รายงานคาดว่าพีจียู-28/บีนั้นมีปัญหามากกว่า 80% ที่กองทัพอากาศสหรัฐฯ อนุญาตให้มีได้[5] จากปัญหาความปลอดภัยจีงทำให้ถูกจำกัดการใช้เฉพาะเหตุฉุกเฉินในการสงคราม ในปี พ.ศ. 2543[6]