海洋運河壹般分為兩種，閘式運河與平面直通式運河。平面直通式運河是在兩塊水域之間打開壹條陸地通路，水始終保持在壹個平面上，比如連接紅海和地中海的蘇伊士運河。閘式運河是在運河上修建若幹水閘，船只渡過時擡高或降低水平面，以適應地理環境的要求。巴拿馬運河屬於後者。
巴拿馬運河的航道是雙向的，在巴拿馬灣這頭由壹道5200米長的防波堤護衛著。在大西洋那頭的利蒙灣的運河防波堤，長3500米，頂部4.6米寬。輪船進入運河行駛，經過三道船閘，被擡升進入壹個人工湖。人工湖位於運河中央，是利用入海河水蓄積起來的，湖面高於海平面。輪船從壹個方向進入人工湖，再逐級下降至海平面，經過壹個152米寬的通道口出湖，駛向目標方向。從運河壹端駛到運河另壹端的過程中，輪船行駛落差分別為9.5米和16.5米。在這期間，它上升下降所需要的能量全部來自於人工湖的自然勢能。所有船閘都是成對建造的，長305米、寬34米，相向而行的船只可以同時通過船閘。船閘上安裝著高25米、厚2.1米的巨大的鋼制閘門。機車沿著閘壁緩緩而行，通常由六臺機車拖曳著壹艘輪船慢慢地通過船閘。湖水的調節則靠若幹道水閘門，水閘以電機驅動，每個水閘重800噸，但只需要壹臺40馬力的電動機驅動。整個設計可謂巧奪天工。