Svi mehanički satovi rade na istim osnovnim principima. Postoji kinetički izvor energije, bilo uteg ili opruga. To okreće osovinu koja pokreće kazaljke koje se nalaze u nizu diferencijalnih zupčanika, smanjujući se od sekundi do minuta do sati. Da bi se spriječilo puštanje sve energije odjednom, postoji bijeg. To povezuje zupčanik na glavnoj osovini s nečim što oscilira, zadržavajući osovinu većim dijelom puta kretanja, ali omogućavajući joj da malo napreduje sa svakim otkucajem.
Kontakt dok zaustavljanje kotača zaustavlja kotač ono je što stvara “tik-tak” zvuk mehaničkog sata. Pametno je to što spomenuto malo oslobađanje energije i pomiče ruke i potiskuje oscilator, nadomještajući energiju izgubljenu zbog trenja. Tako će mehanizam nastaviti udarati sve dok se njegov izvor energije potpuno ne odmota. Ili u teoriji hoće: zupčanik znači da mu treba prilična količina konstantne sile, pa ako to padne iz bilo kojeg razloga, može prestati.
Ovi su se rani satovi koristili tako da je na osovini pričvršćen kotač u obliku krune, a rub je šipka s dvije male palete postavljene pod pravim kutom, koje se spajaju s vrhom i dnom kotača. To znači da se s napredovanjem kotača rubna šipka gura prvo u jedan, a zatim u drugi smjer. Postoji i greda pričvršćena na vrh rubne šipke, s utezima na svakom kraju. To se okreće naprijed-natrag, usporavajući kretanje štapa dovoljno da bude praktično za mjerenje vremena. Sat se može kalibrirati pomicanjem utega.
Neizvjesno je koliko su ti satovi bili precizni, ali vjerojatno su postigli otprilike istih 15 minuta dnevno kao i vodeni sat, bez smrzavanja zimi. Problem je taj što je kretanje kad su takvi mehanički satovi u pitanju visokog trenja, drhtanje, što ga čini samim sobom netočnim i neučinkovitim te sklon trošenju njegovih komponenata.
U svakom slučaju, sa svim svojim nesavršenostima – prvi mehanički satovi su ipak bili velika stvar u razvoju satova.