指南車上的各種齒輪，都是當時條件下的木制直齒齒輪。
在指南車的中心有壹條可以轉動的立軸，立軸頂端就是指南的小人，立軸上套著兩個大齒輪，大齒輪之間，裝上壹個比較小的行星齒輪，這個小齒輪是立放的，轉軸是水平的，行星齒輪的軸固定在中間軸上，行星齒輪和上下大齒輪都嚙合。
兩個大齒輪由行走輪上安裝的小齒輪經過中間齒輪的傳動，進行反向旋轉，如果兩邊直行行走速度壹樣，大齒輪相反的轉速也壹樣，行星齒輪就在原處空轉，中間軸就不轉動。
指南車在拐彎時，車輪行走距離不壹樣，兩個大齒輪也就有不同轉速，行星齒輪就帶動中間軸轉動壹個位置，就可以保持原來的指示方向。
當然這些齒輪的大小、速比是有精密計算和安排的，有興趣可以自己琢磨壹下，還是很有趣味的。