La machine d'Atwood consiste en une colonne hexagonale (Deleuil, Hempel) ou cylindrique (Pixii) de 2 mètres au moins de hauteur. Sur le devant se trouve un mouvement d'horlogerie réglé par un balancier qui bat la seconde. A droite de la colonne est une échelle graduée en centimètres, et destinée à mesurer les espaces parcourus par les corps qui tombent. Le long de cette échelle glissent, à frottement doux, deux curseurs indépendants l'un de l'autre; celui du dessous porte horizontalement un disque de laiton plein. Celui du dessus porte un disque ouvert en son centre. Enfin au dessus de la colonne est une poulie verticale dont l'axe, au lieu de reposer sur deux coussinets fixes, s'appuie sur les jantes (croisées deux à deux) de quatre roues, ce qui substitue un frottement de roulement à un frottement de glissement, et rend le mouvement de la poulie très doux. Un fil fin, qui porte deux poids rigoureusement égaux et se faisant équilibre dans toutes les positions, s'enroule dans la gorge de la poulie. Les corps qui doivent tomber sont posés sur un petit plateau qui est fixé à un axe horizontal qui porte un petit taquet commandé par le mouvement d'horlogerie au moyen d'un levier. Le système est conçu pour faire basculer le plateau, laissant tomber le corps qu'il soutenait, au moment où l'aiguille arrive au zéro du cadran d'horlogerie.
