Принцип действия  автоматики  АК основан на использовании энергии пороховых газов, отводимых через верхнее отверстие в стенке канала  ствола .Перед выстрелом необходимо подать патрон в патронник ствола и привести механизм оружия в состояние готовности к выстрелу.

Это осуществляется стрелком вручную путём оттягивания затворной рамы назад за установленную на ней рукоятку перезарядки («передёргивание затвора»).

После того, как затворная рама отойдёт назад на длину свободного хода, имеющийся на ней фигурный паз начинает взаимодействовать с ведущим выступом затвора, проворачивая его против часовой стрелки, при этом его боевые выступы выходят из-за боевых упоров ствольной коробки, что обеспечивает отпирание затвора и открывание канала ствола. После этого затворная рама и затвор начинают двигаться совместно.

Затвор и затворная рама АК74 (с коротким поршнем АКС74У). Синим выделены части, непосредственно осуществляющие запирания и отпирание затвора — фигурный паз затворной рамы и ведущий выступ затвора.

При ходе назад под действием руки стрелка затворная рама воздействует на поворотный курок, ставя его на шептало автоспуска. Курок удерживается на нём до прихода затворной рамы в крайнее переднее положение, где рама, воздействуя на перо автоспуска, разобщает курок с автоспуском. Далее курок встает на переднее шептало (при ручном «передергивании затвора»).

Одновременно возвратная пружина сжимается, накапливая энергию, и когда стрелок отпускает рукоятку, толкает затворную группу вперёд. При обратном движении затворной группы под воздействием пружины выступ в нижней части затвора толкает верхний патрон в магазине за верхнюю часть донца гильзы, досылая его в патронник ствола.

Когда затвор приходит в крайнее переднее положение, он упирается в выступ вкладыша затвора и предварительно поворачивается на небольшой угол для того, чтоб выйти из взаимодействия со специальной площадкой фигурного паза. Затворная рама в это время всё ещё продолжает своё движение под действием усилия пружины и силы инерции, при этом она действием фигурного паза на ведущий выступ затвора доворачивает затвор по часовой стрелке до угла в 37° , чем достигается его запирание.

Во время своего оставшегося после запирания затвора (свободного) хода до крайне переднего положения затворная рама отклоняет вперёд и вниз рычаг автоспуска, который выводит из зацепления с курком шептало автоспуска, после чего его удерживает во взведённом состоянии лишь основное шептало, выполненное как единое целое со спусковым крючком.

Теперь оружие готово к производству выстрела.

При нажатии на спусковой крючок его шептало, удерживающее курок, освобождает его. Курок под действием боевой пружины проворачивается вокруг своей оси, с силой ударяя по ударнику, который передаёт удар на капсюль патрона, разбивая его и инициируя этим горение порохового состава в гильзе.

В момент выстрела в канале ствола быстро создаётся высокое давление пороховых газов. Они давят одновременно на пулю и на донце гильзы, а через него — на затвор. Но затвор заперт, то есть неподвижно соединён со ствольной коробкой, поэтому он остаётся неподвижным, а в движение приходят: пуля — с одной стороны, оружие в целом — с другой. Так как масса оружия в целом и пули различается во много раз, пуля движется при этом гораздо быстрее, перемещаясь в направлении дульного среза ствола и благодаря наличию в его канале нарезов приобретая вращательное движение для стабилизации в полёте. Движение же оружия воспринимается стрелком как его отдача (одна из её составляющих).

Когда пуля минует газоотводное отверстие, через него в газовую камо?ру устремляются пороховые газы под большим давлением. Они давят на поршень на штоке, жёстко связанного с затворной рамой, приводя его в движение назад. После того, как поршень проходит определённое расстояние (порядка 25мм), он минует специальные отверстия в газоотводной трубке, через которые пороховые газы стравливается в атмосферу (стравливается часть газов, остальные попадают в ствольную коробку или утекают обратно в ствол).

Затворная рама, как и при ручной перезарядке, вместе с поршнем отходит назад на величину свободного хода, после чего тем же самым образом отпирает затвор. При этом параметры оружия (длина ствола, мощность боеприпаса, масса затворной рамы с поршнем, диаметр газоотводного отверстия, и так далее) рассчитаны (подобраны по сути) конструкторами таким образом, что к тому моменту, когда затвор отпирается, пуля уже покинет ствол, и давление в его канале становится достаточно низким, чтобы отпирание затвора было безопасным для оружия и стрелка.

При отпирании затвора движущейся назад затворной рамой происходит предварительное смещение («страгивание») находящейся в  патроннике  гильзы, вносящее вклад в обеспечении безотказности работы автоматики оружия.

После отпирания затвора он вместе с затворной рамой энергично начинают отходить назад под воздействием двух сил: остаточного давления в канале ствола (практически давление в данном случае близко к атмосферному и действует мало), до выхода гильзы из патронника воздействующего на её донце, а через него — на затвор, и инерции затворной рамы и соединённого с ней газоотводного поршня.

При этом стреляная гильза удаляется из оружия за счёт энергичного удара её донца о выступ отражателя, жёстко закреплённого на затворной коробке, который сообщает ей быстрое движение вправо-вверх-вперед.

После этого затворная рама с затвором продолжают отходить назад, пока не придут в крайнее заднее положение, а после этого возвращаются в крайнее переднее. При этом, точно так же, как при ручной перезарядке (в зависимости от того ведется одиночная стрельба или стрельба очередью имеются особенности в работе шептал), происходит взведение курка и досылание очередного патрона из магазина в патронник, а после этого — запирание канала ствола.

Последующие события зависят от того, в каком положении находится переводчик огня и нажат ли стрелком спусковой крючок.

Если спусковой крючок отпущен, подвижные части оружия останавливаются в крайнее переднем положении; оружие перезаряжено, находится на боевом взводе и готово к новому выстрелу.

Если спусковой крючок нажат, а переводчик находится в положении АВ (автоматическая стрельба), в момент прихода подвижных частей оружия в крайне переднее положение автоспуск освободит курок, и далее всё происходит точно так же, как описано выше для одного выстрела, до тех пор, пока стрелок не снимет палец со спускового крючка, или в магазине на закончатся патроны.

Если спусковой крючок нажат, а переводчик находится в положении ОД (стрельба одиночными), то после прихода подвижных частей оружия в крайне переднее положение и срабатывание автоспуска курок останется на боевом взводе, удерживаемый шепталом одиночного огня, и будет оставаться на нём пока стрелок не отпустит и вновь не нажмёт на спусковой крючок.

При стрельбе из автомата, особенно при применении некачественных патронов и большом загрязнении оружия, возможны задержки, вызванные осечками (недостаток энергии для накола капсюля — «ненакол капсюля») или нарушением подачи патронов (утыкания и перекосы — чаще всего неисправности закраин магазина). Устраняются они стрелком при помощи перезарядки оружия вручную за рукоятку, что позволяет в большинстве случаев удалить из оружия осечный или перекошенный при подаче патрон. Более серьёзные причины задержки при стрельбе, вроде неизвлечения гильзы или её разрыва, устраняются сложнее, но встречаются крайне редко и лишь при использовании низкокачественных, бракованных или повреждённых при хранении патронов.

Таблица характеристик автоматов серии АК и их отечественных конкурентов