Nguyên lý hoạt động của khóa cơ chủ yếu dựa vào sự phối hợp của trụ khóa, chốt và chìa khóa cũng như hoạt động cơ học của chốt và lò xo.
Trụ khóa là thành phần cốt lõi của ổ khóa cơ, chứa nhiều lò xo và chốt. Trụ khóa là nơi tra chìa khóa và là bộ phận chìa khóa của ổ khóa; thiết kế của nó đảm bảo rằng chỉ có phím chính xác mới kích hoạt những thay đổi tương ứng trong cấu trúc cơ học bên trong của nó.
Chìa khóa có các rãnh và hình dạng cụ thể khớp với các chốt bên trong trụ khóa. Khi tra chìa khóa vào ổ khóa, hình dạng của chìa khóa sẽ làm cho các chốt nâng lên đúng vị trí. Nếu hình dạng của chìa khóa không khớp với các chốt bên trong ổ khóa thì các chốt không thể nhấc lên chính xác và ổ khóa không thể xoay.
Các chốt nằm bên trong trụ khóa, thường là hai hoặc nhiều hơn, ở các độ cao khác nhau. Mỗi chốt có một lò xo đẩy nó về phía trên của trụ khóa. Nếu không có chìa khóa, các chốt này vẫn ở một vị trí, ngăn không cho trụ khóa quay. Khi cắm đúng chìa khóa, hình dạng của chìa khóa sẽ làm cho các chốt nhô lên đến đường phân chia của trụ khóa, từ đó cho phép ổ khóa quay được.
Chốt khóa là bộ phận kéo dài ra khỏi ổ khóa cửa; nó có nhiệm vụ khóa hoặc mở khóa cửa. Khi xi lanh khóa quay, bu lông sẽ di chuyển tương ứng. Khi khóa, chốt kéo dài ra ngoài khung cửa khiến cửa không thể mở được; khi mở khóa, chốt sẽ rút vào ổ khóa, cho phép cửa mở.
Quá trình mở khóa như sau: Khi cắm đúng chìa khóa vào ổ khóa, hình dạng của chìa khóa sẽ nâng các chốt lên cho đến khi chúng ngang tầm với ổ khóa. Sau khi tất cả các chốt được nâng lên đúng cách, trụ khóa có thể xoay tự do. Xoay xi lanh khóa sẽ đẩy chốt về phía sau, cho phép cửa mở.
Quá trình khóa như sau: Khi rút chìa khóa ra, lò xo sẽ đẩy các chốt về vị trí ban đầu, khóa trụ khóa và chốt khóa, đảm bảo cửa không thể mở được.
Thông qua chuỗi hoạt động cơ học này, khóa cơ mang lại sự an toàn một cách hiệu quả. Do cấu trúc đơn giản và độ tin cậy cao nên ổ khóa cơ vẫn được sử dụng rộng rãi trong nhiều trường hợp.
