M61A1是一挺6管20mm加特林式機炮，由飛機的液壓或電氣系提供動力旋轉作動。所有的炮管都牢固的夾在一起，並連線到機炮後膛轉動。這種多管設計由減低熱損傷和炮管侵蝕而延長武器的使用壽命。各種不同的炮管固定夾可提供不同的射擊散佈模式。標準的M61A1有著6支長1.52公尺炮管、重54公斤和500發炮彈的典型配置，總重約196公斤。
“火神”機炮系列的射擊標準為20×120毫米彈藥，如M50系列，這種彈藥也使用在法國M621和美國M39機炮。包括M56 HE高爆彈、M56A1 HEI高爆燃燒彈、M53A1 API穿甲燃燒彈和M55A1 TP練習彈。一種改進的20毫米的炮彈，即為PGU-28/B SAPHEI彈，可選擇使用鋁或黃銅彈殼。進彈系統包含500發輕鋁質彈殼，相對於裝載有標準型20毫米炮彈，整個系統重量即可節省40公斤。
M61作為以轉管方式發射的武器，其射速和身管壽命上佔有先天的優勢。在炮管旋轉的同時，每根炮管都處於不同的發射階段。當炮管旋轉到最高點時，膛內彈藥被擊發，旋轉過最高點後再拋殼——裝彈——在下次旋轉到最高點時又被擊發——如此迴圈。所以整門炮的射速是六個炮管射速的總和，如同六門20毫米單管炮在並型射擊。由於有六個炮管分擔整個射擊迴圈，所以在相同射擊次數下，“火神”炮的身管壽命是單管炮的六倍。該炮的主要缺點（也許不該稱之為缺點）是射速極高，短時間內要耗費大量的彈藥，為了維持一定的持續射擊時間，需要大容量彈藥箱。在使用單管炮的俄羅斯、歐洲戰鬥機上，彈藥量都少於美國戰鬥機，一是戰術理念的不同，二是航炮射速的不同。
M61機炮自從50年代被美軍正式裝備以來，已經被空軍的F-104、F-105、F-106、F-111、F-4、B-58、F-15、F-16、F-22以及海軍的F-14、F/A-18等眾多機型所採用, 不禁感嘆“火神”幾十年的咆哮，竟然經久不衰！
