斗轮挖掘机由工作装置、转台和行走装置等部分组成。工作装置包括斗轮、动臂及其悬挂装置、带式输送机和卸料装置等。斗轮有轮式和球式两种，前者用于端面挖掘，后者用于侧面挖掘。转台上装有动力装置、传动操作系统、回转装置、变幅机构、动臂支承以及附属设备。驱动一般采用电力，小型也有采用柴油机的。行走装置有履带式和步行式两种 。

斗轮挖掘机以斗轮转动和动臂随转台匀速回转的复合运动进行挖掘作业，斗轮上的铲斗自下而上进行切削土壤并装斗，当铲斗转至上部位置时，将土卸于带式输送机上输出。作业时挖掘机不行走，动臂的倾角由变幅机构调整，以适应分层挖掘作业。有的动臂长度还可改变。当停机点弧形工作范围内的土壤全部挖掘后，挖掘机向前运行一段距离，再进行挖掘工作。

斗轮挖掘机的基本技术参数是：生产率、斗轮直径、挖掘高度、挖掘力、机重。

斗轮挖掘机初期用于装卸作业，20世纪中期后发展较快，并广泛用于大型土方及采掘工程。发展趋势为提高挖掘力并向巨型或微型发展。