Работа автоматики основана на отдаче ствола с коротким ходом. Цикл стрельбы из пулемета начинается со взведения с помощью Т-образной рукоятки затвора, который становится на боевой взвод. Только после того, как затвор окажется в заднем положении, можно перевести защелку предохранителя, установленную сверху пистолетной рукоятки, влево для блокирования шептала. Патроны в ленте должны подаваться в приемник открытой стороной звеньев вниз так, чтобы лента находилась поверх патронов. Неправильная установка приведет к немедленному отказу пулемета. Если лента установлена правильно, лапка подавателя толкает ее в приемник. Если нет, то необходимо поднять крышку ствольной коробки и установить ленту поперек питающего лотка патронами вниз. При модернизации ввели зенитный прицел и стопорную собачку патронной ленты для удержания ее при поднятой крышке ствольной коробки. Крышка ствольной коробки одновременно является крышкой приемника, поворачивается на поперечной оси, в задней части имеет защелку. После установки ленты крышку необходимо закрыть. После этого пулемет готов к открытию огня.
При нажатии на спусковой крючок носик шептала опускается, отпуская с боевого взвода затвор, который, двигаясь вперед, извлекает патрон из ленты и досылает его в патронник.
Самым оригинальным механизмом пулемета является его запирающая система. Впервые система запирания с помощью разводимых в стороны роликов запатентована Маузером в 1910г., затем развита и запатентована Э. Штеке в Польше уже перед Второй мировой войной, наконец, Грюнов использовал ее в пулемете MG42. Боевая личинка затвора с обеих сторон имеет фигурные пазы, идущие вперед и внутрь ее корпуса. В каждом пазу помещается запирающий ролик. Когда затвор движется вперед, втулка ударника, приводимая в движение возвратно-боевой пружиной, толкает ролики в пазы. Боевая личинка упирается в казенник ствола, а ролики входят в фигурные пазы казенника, давление на них усиливается наклонной плоскостью втулки ударника. Ролики заходят в пазы казенника и занимают крайнее выдвинутое положение в своих фигурных вырезах в боевой личинке. Таким образом, ствол и затвор оказываются скрепленными (запертыми). Поначалу ролики мешают ударнику пройти наружу из втулки ударника; как только ролики освобождают проход, боек ударника проходит между ними и накалывает капсюль патрона. Таким образом предотвращается возможность выстрела при неполностью запертом затворе.
Посте выстрела ствол с затвором движутся назад. Для придания стволу дополнительной энергии движения служит усилитель отдачи в надульнике. Ролики держат боевую личинку в сцеплении с казенником в течение первых 8 мм длины отката. Затем на ролики действуют выступы в ствольной коробке, и они выдавливаются внутрь по пазам в казеннике и боевой личинке. Втулка ударника в это время отходит назад вместе с остовом затвора.
Ускорение отката затвора после расцепления со стволом в MG3 реализовано достаточно просто. Ролики двигаются в пазах казенника и вырезах боевой личинки одновременно. Однако длина пазов в казеннике больше длины вырезов личинки. Поэтому последняя движется быстрее ствола и, следовательно, ускоряется по отношению к нему.
Ствол проходит еще 21 мм, после чего возвратная пружина ствола посылает его в переднее положение. Стреляная гильза зажимается выбрасывателем, расположенном на зеркале затвора. Отражатель представляет собой рычаг из двух частей. Задняя часть работает от пружины амортизатора, в результате передняя часть выходит на уровень казенного среза ствола, поворачивает гильзу и удаляет ее вниз. Возвратно-боевая пружина выполнена очень сильной и подает затвор в переднее положение с большой скоростью.
Движение ленты обеспечивается стойкой в верхней части затвора, движущейся в криволинейном канале рычага подачи. Этот рычаг находится под крышкой ствольной коробки и может вращаться вокруг своей задней части. При работе затвора передок рычага подачи движется по ствольной коробке и приводит в действие рычаг, прикрепленный к ползуну приемника. Ползун приемника имеет два комплекта пружинных пальцев, установленных с каждой стороны центрального шарнира ползуна. Таким образом, когда один комплект пальцев выдвигается и поддерживает патроны в ленте, другой комплект втягивает ленту в пулемет. Каждый комплект пальцев продвигает ленту на полшага. Такое разделение нагрузки приводит к снижению сил, действующих на ленту и механизм подачи, исключает дерганье ленты и обеспечивает плавную подачу боеприпасов к пулемету.