Il carillon consta di un meccanismo che è in grado di far vibrare, grazie a delle puntine poste su un disco rotante o su un cilindro, delle sottili lame ordinate a pettine.

La rotazione del cilindro avviene attraverso una manovella che deve essere ruotata ad un ritmo costante, oppure attraverso una molla a spirale che va caricata precedentemente attraverso una chiave.

Per mantenere una velocità regolare, nei carillons viene utilizzato un regolatore a palette, questo si muove in maniera proporzionale alla forza che esercita la molla, che si esaurisce con il termine della carica.

Il numero delle lamelle poste a pettine è variabile, possono infatti passare dall'essere al di sotto della decina, sino a superare di gran lunga tale numero e quindi presentare una scala di note molto ampia oppure estremamente limitata.

Il cilindro invece funge da 'memoria', in esso infatti è registrata la sequenza musicale da riprodurre, la sua durata è fortemente dipendente dall'ampiezza della circonferenza del cilindro, dopo un giro completo di questo, il brano musicale riparte dall'inizio, solo nei carillon più grandi è possibile intercambiare i cilindri, in modo da ottenere melodie differenti e dalla durata variabile.