O princípio de funcionamento das ferramentas de perfuração HDD DTH é semelhante ao dos sistemas convencionais de perfuração com martelo down-the-hole. Um martelo pneumático ou hidráulico é conectado à extremidade dianteira da haste de perfuração, enquanto a extremidade traseira é acionada por uma unidade de rotação. Durante a perfuração, o martelo avança até o fundo do poço, onde o ar comprimido ou o óleo hidráulico flui através das hastes de perfuração até o martelo. O distribuidor interno de ar ou óleo aciona o pistão, proporcionando impactos de alta frequência à broca e fragmentando a rocha. Ao mesmo tempo, a unidade de rotação gira a broca, combinando a ação percussiva com as forças de corte para alcançar uma fragmentação eficiente da rocha. Os detritos resultantes são então expelidos do orifício por ar comprimido ou fluido de perfuração em circulação.