从外形看，头车有点像一列长长的小火车，由屏风牌、头车车厢、绪棚三部分组合而成。绪棚其实也是车厢，可以根据需要，一节一节拼接起来。屏风牌则用于遮挡敌方发来的砲石、箭矢，掩护车内的工兵。工兵站在车厢内，推着头车往前走，一直将头车推到要进攻的敌军城墙下面。
这时，工兵拆掉屏风牌，开始挖掘地道，挖好的地道要赶紧安装支架，以防倒塌；挖出来的泥土则用“绞车”传送到绪棚。绞车就是古人发明的一种传输装置，通过转动辘轳，带动传输带，从而把东西从一个地方运送到另一个地方。这些挖出来的泥土用绞车运到绪棚，由绪棚里的另一批工兵堆成掩体，用来掩护攻城的战友。
随着挖掘地道，头车一尺一尺向前推进，绪棚也一节一节拼接，愈接愈长。直至将地道挖到敌军城内，打通入城的通道，攻城的士兵从掩体冲出，通过地道攻进城中，便可将要攻克的城池拿下。
现代社会有时候也需要挖地道，比如修公路，修地铁时就要挖隧道。大家知道挖隧道的机械叫什么吗？叫做“盾构”。“盾构”挖隧道的情景，与宋朝的头车挖地道有点相似，不过“盾构”的技术要比宋朝的头车先进得多。
宋朝的兵工厂还有一个部门，叫做“火药作”，负责制造火药与火器。大家应该读过鲁迅的一句话：“外国用火药制造子弹御敌，中国却用它做爆竹敬神；外国用罗盘针航海，中国却用它看风水。”其实这是鲁迅的偏见，因为宋朝已经开始运用火药来制作能够燃烧、爆炸的火器。
可以说，宋朝正处于从冷兵器向热兵器发展的过程中。宋朝兵工厂能够制造的热兵器有火石砲、火球、引火球、蒺藜火球、霹雳火球、烟球、毒药烟球等。这些火器的杀伤力，主要表现为燃烧或制造毒烟，而不是爆炸。不过，到了北宋末、南宋初，能够爆炸的火器已经出现在战场上，叫做“霹雳砲”。南宋与金国打仗时，曾用“霹雳砲”击退金兵的进攻。