Ban đầu, Enigma được các nhà băng châu Âu sử dụng. Năm 1926, người Đức bắt đầu trang bị máy mã này cho Hải quân Đức, hai năm sau kiểu cải tiến của Enigma được đưa vào trang bị cho Lục quân Đức.

Trong Thế chiến II, các máy mã Enigma được Đức sử dụng phổ biến nhất để mã hoá các bức điện gửi qua vô tuyến điện của các đơn vị ngoài chiến trường và các cơ quan tham mưu. Những máy mã này còn được lắp trên các tàu ngầm và tàu nổi của Đức.

Năm 1928, Bộ Hải quân Anh đã mua hai chiếc máy mã Enigma thương mại. đến năm 1935, biến thể Enigma do Anh chế tạo đã xuất hiện và được sử dụng trong Không quân Anh. Các nghiên cứu lý thuyết về độ vững chắc của bản thân máy Enigma lẫn phiên bản Anh của nó đã cho thấy giải phá khoá mã của chúng là không thể bằng các phương pháp toán học nếu như không để mắc sai lầm khi sử dụng máy. Và quả thực là đại đa số các bức điện mật mã của Enigma các chuyên gia mã thám  không bao giờ có thể đọc được.

Các máy mã Enigma rất giống những máy tính tiền lớn chạy bằng acquy. Cũng giống như máy chữ thông thường, trên máy Enigma cũng có ba hàng phím chữ cái. Trên bàn phím có ba hàng đèn chỉ thị, trên đó cũng có in các chữ cái - trên mỗi phím có một chữ cái. Trên mặt trước của máy Enigma có ba cái gọi là trục quay rotor có thể thay đổi vị trí.

Rotor là một bánh răng với những chữ cái của bảng chữ cái bên trên vành của nó. Đi qua rotor có các dây dẫn nối 26 tiếp điểm của một bên rotor với số tiếp điểm như thế bên kia rotor. Các tiếp điểm được chọn một cách tuỳ ý, nhưng sau đó chúng không thay đổi trong quá trình khai thác máy. ở mỗi một vị trí, rotor là một hệ thống cụ thể các hoán vị đối với 26 tín hiệu điện có thể từ bàn phím (mỗi tín hiệu cho một chữ cái).

Sau khi đi qua 3 rotor, tín hiệu từ bàn phím chạy đến cái gọi là bộ phản xạ - là một hệ thống các vật dẫn dùng để nối mỗi tiếp điểm với tiếp điểm kia ở mặt sau trục rotor thứ ba. Như vậy, bộ phản xạ gửi tín hiệu quay trở về thông qua 3 rotor, nhưng lần này là theo đường khác. Cuối cùng, khi tín hiệu ra khỏi hệ thống các rotor, nó chạy đến một đèn chỉ báo.

Để đồng thời mã hoá và truyền văn bản vào kênh liên lạc với tốc độ cao, đòi hỏi phải có 4 người. Một người đọc thành tiếng bản rõ, người thứ hai đánh máy, người thứ ba dò lại văn bản mã từ các bóng đèn, người thứ tư gửi nó vào kênh liên lạc.

Các bức điện mã của Enigma là cực kỳ khó giải phá còn là vì trục rotor đầu tiên của nó tự động quay sang một vị trí mới sau mỗi chữ cái mã hoá. Sau khi các phím bấm trên bàn phím được nhấn 26 lần, rotor lại quay trở về vị trí ban đầu, nhưng trục rotor thứ hai lại quay sang vị trí mới. Khi trục rotor thứ hai quay 26 lần, trục rotor thứ ba cũng quay đi một vị trí. Và cứ như thế. Hệ thống các rotor làm việc trên máy Enigma giống như côngtơmet của ôtô.

Năm 1930, các máy Enigma đã được cải tiến bằng cách áp dụng bảng phích cắm điện gồm 26 cặp ổ cắm và phích cắm. Nhờ bảng phích cắm,  việc thay thế các chữ cái lựa chọn được tiến hành: bảng phích cắm thực hiện thêm một hoán vị trước khi các tín hiệu điện tương ứng từ bàn phím đến được hệ thống rotor và sau khi chúng rời khỏi hệ thống này. Chẳng hạn, chỉ bằng cách thay thế toàn bộ 6 chữ cái, số lượng khoá mã của Enigma tăng lên khoảng 1 tỷ lần.

Để kết luận cho việc xem xét cấu tạo bên trong của máy mã Enigma, chúng ta cần lưu ý rằng, các khoá mã của nó là: 1) Các vị trí của 3 rotor; 2) Đặt các rotor tự quay ở vị trí nhất định; 3) Nối các cặp ổ cắm bằng các dây nối với các phích cắm (một dây nối cho một cặp ổ cắm). Tổng số khoá mã có thể là một con số khổng lồ với 92 số không.

Đến năm 1935, người ta đã sản xuất hơn 20 ngàn máy mã Enigma để trang bị cho quân đội Đức - hải quân, lục quân và không quân (Luftwaffe). Một số máy mã còn được trang bị cho cơ quan tình báo quân sự Abwehr và cơ quan an ninh. Tại mỗi cơ quan, máy mã Enigma có cách đặt bảng phích cắm riêng và cách đặt các rotor khác nhau.

Việc thay thế các khoá mã được thực hiện theo đúng quy trình xác định. Chẳng hạn, Wehrmacht (tên gọi quân đội Đức thời kỳ năm 1935-1945) thay đổi cách đặt bảng phích cắm hàng tháng, còn sau đó là hàng tuần. Mỗi bức điện mã, theo hướng dẫn sử dụng Enigma, phải gồm không dưới 10 nhóm 5 chữ cái mỗi nhóm. Điều đó đã được xem như biện pháp hiệu quả để ngăn chặn việc giải mã nó bằng các phương pháp toán học. Những bản rõ ngắn hơn của các bức điện gửi đi chỉ đòi hỏi thêm vào đến 50 ký tự beliberda.