L’appareil est constitué d’une base dont la forme varie et sur laquelle sont fixés deux montants verticaux hauts de quatre mètres environ, à 37 centimètres l’un de l’autre, eux-mêmes surmontés par une barre transversale et une poulie. Entre ces deux piliers coulisse une lourde lame trapézoïdale (le couperet) surmontée d’un poids métallique (le mouton) (l’ensemble pèse 40 kilogrammes). La lame est montée au sommet des montants avec une corde qui passe dans la poulie, et reste fixée à la barre transversale par un système de pince. Le condamné à mort est poussé sur une planche verticale qui bascule horizontalement, et son cou se retrouve placé dans la lunette. La lunette est un collier de bois, en forme de cercle, qui se sépare en deux demi-cercles à volonté - seule la partie supérieure est mobile - et permet d’enfermer le cou du condamné entre les deux montants, l’empêchant de bouger.En baissant une manette située sur le montant gauche de la machine, la pince retenant le couperet s’ouvre. La lame tombe, par simple gravité, sur une distance qui varie selon le modèle (aux alentours de 2,30 mètres sur les modèles français, moins sur les modèles allemands) avant de frapper le cou du condamné. La tête tombe dans une bassine de zinc, à l’avant de la machine. Le corps est poussé dans un grand panier d’osier doublé de zinc, qui se trouve latéralement à droite de la guillotine.
La première exécution au moyen de la guillotine se déroule le 25 avril 1792 sur la place de Grève (actuelle place de l'Hôtel-de-Ville), le condamé s'appelle : Nicolas Jacques Pelletier. Tous les condamnés à mort sont désormais exécutés en ce lieu, jusqu’à ce que l’échafaud soit finalement transporté, le 21 août, sur la place du Carrousel, face au palais des Tuileries, pour l’exécution du premier condamné politique, Collenot d’Angremont. Le surlendemain ce sera le tour d’Arnaud de Laporte, Intendant de la Liste Civile et l’un des chefs de la contre-révolution. Le 13 octobre, la guillotine est dressée sur la place de la Révolution (actuelle place de la Concorde) pour l’exécution des voleurs des bijoux de la Couronne. Le 21 janvier 1793, elle est de nouveau dressée sur cette place pour l’exécution de Louis XVI. Le 11 mai, elle quitte définitivement la place du Carrousel pour la place de la Révolution, face à l’entrée du jardin des Tuileries : là sont notamment exécutés la Reine Marie-Antoinette, les Girondins, Philippe d’Orléans et Georges Jacques Danton. Le 9 juin 1794, elle déménage place de la Bastille puis, le 14 juin, place du Trône-renversé (actuelle place de la Nation), avant de revenir place de la Révolution le 27 juillet pour l’exécution de Maximilien de Robespierre.Après la Révolution, les exécutions se déroulent à nouveau sur la place de Grève. C’est là que sont notamment guillotinés Georges Cadoudal (en 1804) et les quatre sergents de La Rochelle (en 1822). À partir du 4 février 1832, la guillotine est installée devant la barrière Saint-Jacques (actuelle place Saint-Jacques). C’est là que sont exécutés Pierre-François Lacenaire (1836) et plusieurs auteurs d’attentats contre Louis-Philippe, parmi lesquels Giuseppe Fieschi. Le 29 novembre 1851, l’échafaud est transféré devant la prison de la Grande Roquette (à l’emplacement actuel des n° 166-168, rue de la Roquette). Y sont notamment exécutés Orsini (1858), auteur d’un attentat contre Napoléon III, et l’assassin en série Troppmann (1870). En novembre 1870, l’échafaud disparaît et la guillotine est désormais montée à même le sol (sur cinq dalles toujours visibles aujourd’hui rue de la Croix-Faubin, au débouché de la rue de la Roquette). À partir du 6 août 1909, la guillotine est utilisée à l’angle du boulevard Arago et de la rue de la Santé. C’est là que sont exécutés les membres de la Bande à Bonnot et Paul Gorgulov. C’est à Versailles que se déroule la dernière exécution publique, celle d’Eugen Weidmann, le 17 juin 1939, devant la prison Saint-Pierre. Pendant l’Occupation, les hommes sont guillotinés dans la cour de la prison de la Santé, les femmes, dans celle de la prison de la Petite-Roquette (à l’emplacement du n° 143, rue de la Roquette). Et c’est finalement à Marseille, aux Baumettes, qu’a lieu la dernière exécution capitale, celle d’Hamida Djandoubi, le 10 septembre 1977.
