法國工程師M.I .布魯內爾(M.I. Brunel)觀察到船蛆在船的木材上鉆孔，並從體內排出壹種粘液來加固洞穴的現象，從而獲得靈感。1818年開始研究盾構施工，並於1825年在英國倫敦泰晤士河下，用矩形盾構建成了世界上第壹條水下隧道(寬度16544)。施工過程中遇到了很大的困難，兩次被河水淹沒，直到1835，使用了改進後的盾構，於1843完成。後來，P.W. Barlow於1865在泰晤士河底修建了壹條直徑為2.2米的圓形盾構隧道。
1847期間，英國J.H. Greathead在倫敦地鐵南線施工中，首次在粘土層和含水砂層中采用氣動盾構法，並首次在襯砌背後註漿，填補盾尾與襯砌之間的空隙，創造了較為完整的氣動盾構法施工技術，奠定了現代盾構法施工的基礎，推動了盾構法施工的發展。
盾構機的基本工作原理是由壹個圓柱形的鋼構件沿隧道軸線向前推進，挖掘泥土。筒體組件的外殼就是盾構，起到臨時支撐已開挖的未襯砌隧道段的作用，承受周圍土層的壓力，有時還承受地下水壓力，把地下水擋在外面。挖掘、棄土、襯砌等作業都是在盾構的掩護下進行的。
1.盾構機掘進:液壓馬達帶動刀盤轉動，同時接通盾構機推進油缸，推動盾構機前進。隨著推進氣缸的推進，刀盤不斷旋轉，切割出的渣土填滿泥倉。此時啟動螺旋輸送機，將切割下來的渣土卸到帶式輸送機上，再由帶式輸送機運送到渣土車的土箱中，再通過豎井運送到地面。
2.控制開挖過程中的排土量和速度:當渣土車和螺旋輸送機中的渣土堆積到壹定量時，從開挖面切斷的渣土進入渣土的阻力就會增大。當渣土的土壓力與開挖面的土壓力和地下水的水壓力平衡時，開挖面將保持穩定，開挖面相應的地面部分不會塌陷或隆起。此時，只要保持從螺旋輸送機和渣土輸送並切割成渣土的渣土量。
3.管片拼裝:盾構機掘進壹圈距離後，拼裝機操作人員操作拼裝機拼裝單層襯砌管片，壹次成型隧道。