Пистолет Desert Eagle использует весьма редкую для пистолетов схему автоматики с запиранием ствола поворотным затвором и использованием энергии отводимых из ствола пороховых газов для перезарядки. Затвор имеет 4 боевых упора, входящих в зацепление с казенной частью ствола. отвод пороховых газов осуществляется через отверстие рядом с патронником, после чего по каналу под стволом газы направляются к расположенному в передней части оружия под стволом газовому поршню с коротким рабочим ходом. Ударно-спусковой механизм курковый, одинарного действия (несамовзводный). Предохранитель двусторонний, расположен на затворе. Магазины однорядные, емкостью от 7 до 9 патронов в зависимости от калибра, невзаимозаменяемые между калибрами. Прицельные приспособления обычно открытые нерегулируемые, хотя возможна и установка регулируемых микрометрических целиков. Верхняя поверхность ствола пистолетов современных выпусков имеет специальную форму, допускающую прямую установку на ствол колец для оптических прицелов.