自由枪机和半自由枪机的原理是这样的：
先说自由枪机，这是一种结构比较简单的自动原理。在一些弹药威力比较小的武器上，比如冲锋枪和小型手枪上，由于弹药威力小，不需要专门的闭锁机构（闭锁机构就是击发瞬间枪机和枪管后端锁住防止脱开的机构），只需要一个稍微重一点的枪机就可以利用惯性的力量保证击发瞬间关闭枪膛了。因为枪机要比弹头重许多，惯性要大许多，击发之后肯定是较轻的弹头先飞出去，然后枪机才后座，这个时候由于弹头已经飞出去了，枪膛内的压力就比较低，不会发生火药气体从后面冲出的事故。后退的枪机抛出弹壳，复进的时候把第二发子弹推进枪膛等待击发。64式手枪、PPSH、PPS冲锋枪都是这种结构的。
但是，自由枪机有它的缺点，那就是不能适应威力比较大的武器，如果弹药威力很大，虽然击发瞬间弹头是比枪机更早运动了，但因为膛压太高，弹头还没飞出枪口，枪膛内压力还没降下来枪机就在巨大的压力下后座了，此时高压气体会从枪管后端冲出来，造成弹壳爆裂等事故。如果要解决这个问题一个办法是增大枪机的质量，使枪机惯性变大，延迟枪机后座时间。可是这样做武器的质量就显著增大，而且射击的时候震动会很大。于是就有了半自由枪机，它的原理是这样的，在自由枪机结构上增加阻碍装置，比如利用机械摩擦、火药燃气等力量让枪机后退受到一定阻力，减慢枪机后座的速度，达到安全击发的目的。美国的M1928汤姆孙冲锋枪、德国P7手枪等都是这种结构。