ปืน HK21 เป็น ปืน แบบเลือกยิงได้ ใช้ระบบการทำงานแบบลูกกลิ้ง หน่วงเวลา (roller-delayed blowback)และมีกลไกการล็อกแบบกึ่งแข็ง (semi-rigid locking mechanism) ที่ออกแบบมาเพื่อหน่วงการเคลื่อนที่ไปด้านหลังของลูกเลื่อน การหน่วงเวลานี้ทำได้โดยการเพิ่มแรงเฉื่อยของลูกเลื่อนโดยใช้ระบบส่งกำลังแบบมุมฉากที่ติดตั้งสมมาตรกับแกนลำกล้อง โดยมีลูกกลิ้งทรงกระบอกสองตัวทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบส่งกำลังต้านกับชิ้นส่วนล็อกที่เคลื่อนที่ได้ซึ่งขับเคลื่อนตัวนำลูกเลื่อนขนาดใหญ่ ชุดลูกเลื่อนสองชิ้นประกอบด้วยหัวลูกเลื่อนซึ่งมีลูกกลิ้งดังกล่าวอยู่ภายใน และชิ้นส่วนล็อกและตัวนำลูกเลื่อนที่รองรับ ในระหว่างลำดับการ "ปลดล็อก" หัวลูกเลื่อนจะได้รับ แรง กระแทกจากการยิงกระสุนและออกแรงดันไปด้านหลังต้านกับลูกกลิ้งที่ติดตั้งอยู่ในร่องของส่วนต่อขยายลำกล้อง ลูกกลิ้งจะถูกผลักเข้าไปด้านในต้านกับทางลาดเอียงของส่วนต่อขยายลำกล้องและมีปฏิสัมพันธ์กับชิ้นส่วนล็อกรูปทรงลิ่ม ทำให้ชิ้นส่วนนั้นยื่นไปด้านหลัง ดังนั้น อัตราทดกำลังส่งจึงขึ้นอยู่กับขนาดกระสุน (4:1 สำหรับ 7.62×51 มม. NATO) หรือ (3:1 สำหรับ 5.56×45 มม. NATO) (ตราบใดที่ลูกกลิ้งยังเคลื่อนที่บนพื้นผิวเอียงของส่วนต่อขยายลำกล้องและชิ้นส่วนล็อค) ของตัวยึดลูกเลื่อนและชิ้นส่วนล็อคเมื่อเทียบกับหัวลูกเลื่อน ตัวยึดหัวลูกเลื่อนจะเคลื่อนที่ถอยหลังเร็วกว่าหัวลูกเลื่อนอย่างมาก ทำให้มั่นใจได้ว่าความดันภายในลำกล้องจะลดลงอย่างปลอดภัยก่อนการดึงปลอกกระสุนออก เนื่องจากกระบวนการดึงปลอกกระสุนออกนั้นเกิดขึ้นภายใต้ความดันที่ค่อนข้างสูงห้องบรรจุ กระสุนของลำกล้อง จึงมีร่องหลายร่องที่ออกแบบมาเพื่อช่วยให้ปลอกกระสุนที่บวมหลุดออกจากผนังห้องบรรจุกระสุนได้ง่ายขึ้น เช่นเดียวกับลูกเลื่อนของปืนไรเฟิลจู่โจม G3 และ HK33 ลูกเลื่อนของ HK21 มีกลไกป้องกันการกระเด้งที่ป้องกันไม่ให้ลูกเลื่อนกระเด้งออกจากพื้นผิวท้ายลำกล้อง "คันล็อคหัวลูกเลื่อน" เป็นกรงเล็บแบบสปริงที่ติดตั้งอยู่บนตัวยึดลูกเลื่อนซึ่งจะจับหัวลูกเลื่อนเมื่อกลุ่มตัวยึดลูกเลื่อนเข้าสู่ตำแหน่งพร้อมยิง คันโยกจะล็อกเข้าที่โดยอาศัยแรงเสียดทาน ทำให้เกิดแรงต้านมากพอที่จะป้องกันไม่ให้ตัวลูกเลื่อนดีดกลับ ตัวดึงปลอกกระสุนแบบใช้สปริงก็อยู่ภายในลูกเลื่อนเช่นกัน ในขณะที่ตัวดีดปลอกกระสุนแบบคันโยกนั้นอยู่ภายในเรือนไกปืน (ทำงานโดยการเคลื่อนที่ของลูกเลื่อน)

การทำงานที่เชื่อถือได้ของกลไกการดีดกลับแบบลูกกลิ้งนั้นถูกจำกัดด้วยพารามิเตอร์ของกระสุนและอาวุธที่เฉพาะเจาะจง เช่น น้ำหนักกระสุน ปริมาณดินปืน ความยาวลำกล้อง และปริมาณการสึกหรอ เพื่อให้ได้ช่วงพารามิเตอร์การทำงานที่เหมาะสมและปลอดภัย Heckler & Koch จึงนำเสนอชิ้นส่วนล็อคหลากหลายชนิดที่มีมวลและมุมไหล่ที่แตกต่างกัน มุมเหล่านี้มีความสำคัญและกำหนดจังหวะการปลดล็อคและความคืบหน้าของเส้นโค้งแรงดัน เนื่องจากชิ้นส่วนล็อคทำงานพร้อมกันกับตัวพาหัวลูกเลื่อน^{[ 4 ] [ 5 ]}

HK21 ใช้โครงปืน G3 ที่ได้รับการดัดแปลงโดยขยายฐานศูนย์หน้า สามารถติดตั้งขาตั้งสองขา แบบถอดได้ (ติดตั้งได้ทั้งด้านหน้ากลไกป้อนกระสุนหรือที่ปากกระบอกปืน) ขาตั้งสามขา หรือกำหนดค่าสำหรับติดตั้งบนยานพาหนะ HK21 มีชิ้นส่วนที่สามารถใช้ร่วมกันได้เกือบ 48% กับ G3 ^{[ 6 ]} โบลต์มีตัวดึงปลอกกระสุน แบบใช้สปริง และอุปกรณ์ป้องกันการกระดอนที่ป้องกันไม่ให้หัวโบลต์กระดอนออกจากส่วนขยายลำกล้องเมื่อชุดล็อคเคลื่อนกลับไปข้างหน้า ระบบดีดปลอกกระสุนแบบคันโยกอยู่ในตัวเรือนกลุ่มไกปืนและทำงานทุกครั้งที่ยิงโดยโบลต์ที่หดตัว ปืนกลมีค้อนตีและยิงจาก ตำแหน่ง โบลต์ปิดซึ่งหายากสำหรับปืนกลอเนกประสงค์ การยิงจากโบลต์ปิดช่วยให้การยิงแม่นยำขึ้น แต่เป็นข้อเสียสำหรับการระบายความร้อน ชุดไกปืนซึ่งรวมเข้ากับด้ามปืนและยึดติดกับตัวปืนด้วยบานพับนั้น มีสวิตช์เลือกโหมดการยิง (คันโยกเลือกอยู่ในตำแหน่ง "E" หรือ "1" – โหมดการยิงกึ่งอัตโนมัติ, "F" หรือ "20" – โหมดการยิงต่อเนื่อง) ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวล็อกนิรภัยแบบแมนนวลด้วย (การหมุนคันโยกไปที่ตำแหน่ง "S" หรือ "0" จะปิดการใช้งานไกปืน ปืนกลจะถือว่า "ปลอดภัย")

ปืน HK21 มีลำกล้องแบบลอยตัว หนัก และเปลี่ยนได้รวดเร็ว พร้อมตัวลดแสงสะท้อน แบบมีร่อง ปืนนี้มี ศูนย์ เล็งแบบเหล็กประกอบด้วยศูนย์เล็งหลังแบบหมุนได้และศูนย์เล็งหน้าแบบมีฝาครอบ ศูนย์เล็งหลังสามารถปรับได้ทั้งทิศทางลมและระดับความสูงด้วยกลไก ตั้งแต่100 ถึง 1,200 เมตร (109 ถึง 1,312 หลา) โดยปรับได้ ทีละ100 เมตร (109 หลา)สำหรับรุ่น 7.62×51 มม. NATO หรือ100 ถึง 1,000 เมตร (109 ถึง 1,094 หลา) โดยปรับได้ ทีละ100 เมตร (109 หลา)สำหรับรุ่น 5.56×45 มม. NATO        

เพียงแค่เปลี่ยนส่วนประกอบบางอย่าง เช่น ลำกล้อง โบลต์ และชุดแผ่นป้อนกระสุน ปืนกลก็สามารถแปลงเป็นขนาดกลาง7.62 ×39 มม.และ5.56×45 มม. NATO ได้อย่างรวดเร็ว ^{[ 7 ]}

ปืนกลนี้ป้อนกระสุนจากด้านซ้ายโดยใช้สายกระสุนแบบข้อต่อ โลหะที่ถอดประกอบได้หลายแบบ ได้แก่ สายกระสุนแบบข้อต่อ M13ของอเมริกาสายกระสุน DM6 ของเยอรมัน ซึ่งเป็นรุ่นเทียบเท่า M13 หรือสายกระสุนแบบข้อต่อโลหะที่ไม่ถอดประกอบได้ DM1 ของเยอรมัน ชุดป้อนกระสุนแบบล้อเฟืองถูกออกแบบให้เป็นโมดูลที่ถอดออกได้ง่ายและเสียบเข้าไปในส่วนล่างของบล็อกป้อนกระสุน (ติดตั้งแทนที่ช่องใส่แม็กกาซีนมาตรฐาน) ใต้แกนลำกล้อง ด้วยการออกแบบเช่นนี้ (ลูกเลื่อนผ่านเหนือสายกระสุน) ทำให้สายกระสุนวางตัวกลับหัวเมื่อเทียบกับปืนกลป้อนกระสุนแบบอื่นๆ ส่วนใหญ่ (นั่นคือ ข้อต่อหันลงด้านล่าง) กลไกการป้อนกระสุนทำงานโดยการเคลื่อนที่ไปมาของลูกเลื่อน ร่องลูกเบี้ยวโค้งที่ด้านล่างของลูกเลื่อนจะไปเกี่ยวเข้ากับตัวกระตุ้นในกลไกการป้อนกระสุน ทำให้เฟืองคู่หมุนและวางกระสุนนัดใหม่ลงในเส้นทางการป้อนกระสุน การแปลงจากระบบป้อนกระสุนแบบสายพานเป็นแบบแม็กกาซีนทำได้ง่ายๆ โดยการติดตั้งอะแดปเตอร์ในชุดป้อนกระสุน ซึ่งจะทำให้สามารถใช้แม็กกาซีนแบบกล่อง 20 นัดที่เป็นกรรมสิทธิ์ของ H&K (จากปืนไรเฟิล G3) หรือ แม็กกาซีนแบบดรัม 50 นัดได้

ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 การออกแบบของ HK21 ได้รับการทำให้ง่ายขึ้นและกลไกการป้อนกระสุนได้รับการแก้ไข น้ำหนักของปืนกลเพิ่มขึ้น มีการเพิ่มด้ามจับสำหรับพกพาและพานท้ายแบบขอเกี่ยวพร้อมกลไกกันกระแทกที่ได้รับการปรับปรุง^{[ 6 ]}ลำกล้องได้รับการปรับปรุงภายในให้เป็นร่องเกลียวแบบหลายเหลี่ยมตั้งแต่นั้นมา HK21 ได้ถูกนำเสนอในสองรุ่นหลัก ได้แก่ปืนกลอเนกประสงค์HK21A1 (ที่มีกลไกการป้อนกระสุนแบบสายพานที่แตกต่างกัน) และ ปืนกลเบาHK11A1 (ปรับให้เหมาะสมสำหรับการป้อนกระสุนแบบแม็กกาซีนเท่านั้น) ^{[ 8 ]} HK11A1 ประสบความสำเร็จมากกว่าในการส่งออกและถูกนำไปใช้โดยกองทัพกรีกและกองทัพในแอฟริกาและเอเชียหลายแห่ง ปืนกลทั้งสองแบบ เช่นเดียวกับ HK21 รุ่นดั้งเดิม สามารถแปลงให้ใช้กระสุนขนาด 5.56×45 มม. NATO ได้โดยการเปลี่ยนชิ้นส่วนที่เหมาะสม

ในช่วงทศวรรษ 1980 ปืนกล HK21A1 และ HK11A1 ได้รับการปรับปรุงให้ทันสมัยขึ้นโดยอิงจากข้อเสนอแนะของผู้ใช้งานและการทดสอบ ส่งผลให้เกิดปืนกลตระกูลใหม่แบบโมดูลาร์ที่ใช้ตัวรับแรง ชุดไกปืน และลำกล้องและชุดป้อนกระสุนที่สามารถเปลี่ยนได้ ซึ่งประกอบด้วย:

• ปืนกลเบาHK11E (บรรจุกระสุนจากแม็กกาซีน ใช้กระสุนขนาด 7.62×51 มม. NATO) ^{[ 8 ]}
• ปืนกลเบาHK13E (บรรจุกระสุนจากแม็กกาซีน ใช้กระสุนขนาด 5.56×45 มม. NATO) ^{[ 8 ]}
• ปืนกลอเนกประสงค์HK21E (ป้อนกระสุนแบบสายพาน, 7.62×51 มม. NATO) ^{[ 9 ]}

ตัวอักษร "E" ย่อมาจาก "Export" (รุ่นส่งออก) ปืนรุ่นนี้ใช้แม็กกาซีนมาตรฐาน STANAG แทนที่จะเป็นแม็กกาซีนเฉพาะของ HK และมาพร้อมกับกล้องเล็งที่แตกต่างจากรุ่นที่ใช้ในกองทัพเยอรมัน

รุ่น "E" เป็นรุ่นที่ได้รับการปรับปรุงใหม่ทั้งหมด โดยมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือ ประสิทธิภาพ และอายุการใช้งานของปืน HK21 ด้วยเหตุนี้ ความยาวของตัวรับกระสุนจึงเพิ่มขึ้น25 มม. (1.0 นิ้ว)เพื่อเพิ่มระยะการหดตัวของชุดลูกเลื่อน การลดแรงหดตัวช่วยเพิ่มความแม่นยำในการยิง มีการเพิ่มเหล็กเสริมเข้าไปในตัวรับกระสุนเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและรับประกันอายุการใช้งานขั้นต่ำ 60,000 นัด หัวลูกเลื่อน ตัวดึงปลอกกระสุน และตัวยึดลูกกลิ้งล็อคได้รับการออกแบบใหม่ทั้งหมด เช่นเดียวกับตัวยึดลูกเลื่อนและชุดสปริงหดตัว ชุดป้อนกระสุนแบบสายพาน บัฟเฟอร์ ลำกล้อง และชุดไกปืน กลไกป้อนกระสุนแบบสายพานที่ออกแบบใหม่จะลำเลียงสายกระสุนในสองขั้นตอน ลดแรงกดบนตัวป้อนและสายกระสุน  

เมื่อเปรียบเทียบกับปืนกล HK21A1 และ HK11A1 รุ่นเก่า ปืนกล "ส่งออก" รุ่นปรับปรุงใหม่นี้ยังมีปลอกลำกล้องที่ยาวขึ้น โดยขยายออก ไปทางด้านหน้า 94 มม. (3.7 นิ้ว)ซึ่งส่งผลให้ระยะการมองเห็นยาวขึ้นด้วย ส่วนขยายลำกล้องได้รับการปรับปรุง (HK21E ก็ได้รับลำกล้องที่ยาวขึ้นเช่นกัน) โหมดการยิงแบบรัวถูกเพิ่มเข้าไปในชุดไกปืนเป็นตัวเลือกที่สี่ (ยิงรัว 3 นัด) มีการเพิ่มด้ามจับลำกล้องโพลีเมอร์ มีช่องสำหรับชุดทำความสะอาดในด้ามจับ ศูนย์หลังได้รับการปรับปรุงให้เป็นแบบดรัมปรับได้ ขาตั้งปืนแบบปรับความสูงได้ 3 ระดับและกลไกการเอียง 30 องศาเข้ามาแทนที่ขาตั้งปืนแบบพับได้ธรรมดา กลไกการป้อนกระสุนได้รับการปรับปรุงให้ป้อนกระสุนอย่างต่อเนื่อง (โดยการเคลื่อนสายพานในสองขั้นตอน ทั้งในระหว่างการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าและถอยหลังของลูกเลื่อน) มี ระบบช่วยป้อนกระสุนแบบเงียบ และปืนกลเหล่านี้ได้รับการดัดแปลงให้สามารถใช้ฐานติดตั้งกล้องเล็งมาตรฐานNATO ได้  

เมื่อใช้งานใน บทบาท ปืนกลเบา (สำหรับจู่โจมทหารราบ) HK21E จะเก็บสายกระสุนไว้ในกล่องโลหะขนาด 100 นัด ซึ่งยึดติดกับด้านล่างของกลไกป้อนกระสุน (เช่นเดียวกับ HK21A1) สามารถใช้ แม็กกาซีนแบบกล่องหรือแบบดรัม ของ Heckler & Koch G3หรือSTANAG (สำหรับ HK23E) ได้ โดยมีชุดโมดูลป้อนกระสุนเสริม ซึ่งประกอบด้วยลูกเลื่อน สปริงรีคอยล์ และโมดูลป้อนสายกระสุนหรือช่องใส่แม็กกาซีน เมื่อใช้งานใน บทบาท ปืนกลขนาดกลาง แบบป้อนกระสุนด้วยสาย (สำหรับสนับสนุนการยิง) HK21E มี อัตรา การยิงต่อเนื่องมากกว่า 1,000 นัด ขาตั้งสามขาแบบดูดซับแรงกระแทกมีน้ำหนัก10.5 กก . (23.1 ปอนด์)  

HK23 เป็นปืนกลเบาแบบป้อนกระสุนด้วยสายพาน ใช้กระสุนขนาด 5.56×45 มม. นาโต

HK23A1 เป็นรุ่นปรับปรุง และเป็นคำตอบของ Heckler & Koch ต่อความต้องการที่เปลี่ยนแปลงไปในโครงการปืนกลเบา (SAW) ของกองทัพสหรัฐฯ ในช่วงกลางทศวรรษ1970

HK23E เป็นรุ่นส่งออกที่ได้รับการพัฒนาและปรับปรุงให้ทันสมัยยิ่งขึ้น^{[ 9 ]}

กองทัพบกกองทัพเรือและตำรวจสหพันธ์เยอรมันใช้ปืน HK11 รุ่นดัดแปลงที่เรียกว่าGewehr-8 (หรือG8 ) ปืนรุ่นนี้มีรูสำหรับติดตั้งกล้องเล็ง และมีลำกล้องแบบเปลี่ยนเร็วพร้อมขาตั้ง โดยสามารถใช้ได้ทั้งลำกล้องหนาสำหรับแข่งขัน หรือลำกล้องหนาสำหรับยิงอัตโนมัติ ออกแบบมาให้ใช้แม็กกาซีนแบบกล่อง G3 ขนาด 10 หรือ 20 นัด สำหรับบทบาทพลแม่นปืน แต่ก็สามารถใช้แม็กกาซีนแบบดรัมขนาด 50 นัด สำหรับการยิงสนับสนุนหรือยิงกดดันอย่างต่อเนื่องได้ รุ่นดัดแปลง G8A1 ได้นำเอาการปรับปรุงจากปืนซีรีส์ HK11A1 มาใช้ และสามารถป้อนกระสุนได้เฉพาะจากแม็กกาซีนและดรัมเท่านั้น

ปืนกลซีรีส์ GR เป็นต้นแบบที่ "ถูกปรับแต่ง" (กล่าวคือ ไม่มีหมายเลขประจำเครื่องหรือเครื่องหมายระบุตัวตน) ที่ใช้โดยหน่วยปฏิบัติการพิเศษ ปืนกล GR-6 และ GR-9 แตกต่างจากปืนกลทั่วไปตรงที่มีกล้องเล็งแบบออปติคอลในตัว ไม่มีช่องสำหรับกล้องเล็งแบบเหล็ก และมีลายพรางมาตรฐานเป็นลายพรางป่า (-C ต่อท้าย) หรือลายพรางทะเลทราย (-S ต่อท้าย)

• ปืนไรเฟิลอัตโนมัติ GR-6 (HK13)
• ปืนกลเบา GR-9 (HK23)

มีการเสนอ ต้นแบบปืนกลหนัก HK21 ที่ใช้กระสุน . 50 BMG (12.7×99 มม. NATO) แต่ไม่เคยเข้าสู่กระบวนการผลิต^{[ 10 ]}

ปืนกลอเนกประสงค์ HK21 ที่ได้รับการดัดแปลงให้เป็นปืนสั้นแบบใช้สายพานกระสุน โดยบริษัทผลิตปืน FJ Vollmer & Company Inc. ลำกล้องยาว 8.9 นิ้ว ความยาวโดยรวม 21 นิ้ว น้ำหนักประมาณ 11  ปอนด์ (ไม่รวมกระสุน) และมีอัตราการยิง 950 ถึง 1,000 นัดต่อนาที รุ่นลำกล้องตายตัวจะมีที่จับแบบ "Tropical" MP5 พร้อมช่องระบายอากาศ ส่วนรุ่นที่เปลี่ยนลำกล้องได้เร็วจะมีที่จับแบบราง Picatinny สี่ตำแหน่ง (โดยปกติจะใช้ร่วมกับด้ามจับด้านหน้าแบบแนวตั้ง) ใช้กล่องกระสุนแบบสายพาน HK21 ขนาด 100 นัด และใช้สายพานแบบแยกส่วน M13 ของอเมริกา หรือ DM6 ของเยอรมัน Vollmer ผลิตปืนรุ่นนี้เพียง 30 กระบอก โดย 2 กระบอกเป็นรุ่นเปลี่ยนลำกล้องได้เร็ว

• โปรตุเกส : รุ่นHK21E ^{[ 12 ]}ผลิตภายใต้ใบอนุญาต^{[ 19 ]}ถูกแทนที่ในปี 2019 ด้วยปืนกลFN Minimi Mk3 ขนาด 5.56×45 มม . ^{[ 25 ]}