Beim Rotationsbohren wird ein großer Bohrer am Ende eines hohlen Rohres verwendet. Der Bohrer besteht aus sehr starken Stahlrädern, normalerweise in einem Dreiersatz, die am Ende des Rohres befestigt werden, oder einem massiven Bohrer, der mit Diamanten verkrustet werden kann. Während das Rohr im Kreis gedreht wird, dreht sich der Drehbohrer und kaut die Erde und das Gestein aus dem Weg. Rotationsbohren kann viel tiefer durch die Erde bohren als jede andere Form des Bohrens.
Das am Bohrmeißel befestigte Hohlrohr ermöglicht das Pumpen von Flüssigkeit in das Rohr und hinunter zum Drehbohrmeißel. Diese Flüssigkeit bewirkt drei Dinge. In erster Linie kühlt es den Bohrer, denn beim Drehbohren durch Gestein entsteht viel Wärme. Die Flüssigkeit schmiert auch den Meißel und das Rohr, damit es leichter durch die Erde und das Gestein gelangen kann. Die vielleicht hilfreichste Eigenschaft der Flüssigkeit besteht darin, dass sie dabei hilft, den geschnittenen Stein und die Erde durch das Rohr an die Oberfläche zu tragen, was es der Drehbohranlage ermöglicht, kontinuierlich zu schneiden und sich nach unten zu bewegen, ohne anzuhalten, um das Loch zu reinigen.
Die Art der gebohrten Bohrung legt fest, welche Art von Bohrspülung verwendet wird. Die gebräuchlichste Art von Bohrspülung wird als Schlamm bezeichnet – diese Flüssigkeit wird mit Tonstücken gemischt und hilft, das Bohrgehäuse mit der Erde abzudichten. Dies ist ein wichtiger Schritt, da ein undichtes Gehäuse große Schwierigkeiten und Schäden im Bereich um das Bohrloch verursachen kann. Beim Bohren eines Süßwasserbrunnens würde die Bohrmannschaft kein Salzwasser verwenden, da es das Süßwasser verunreinigen könnte. Umgekehrt könnte beim Drehbohren durch unterirdische Salzlagerstätten Süßwasser als Bohrspülung dazu führen, dass das Salz erodiert und das Bohrloch einstürzt.
Die Schmierung des Bohrers wird als wichtig erachtet. Ein verbrannter oder überhitzter Bohrer schneidet Gestein nicht so schnell wie ein frischer und scharfer Bohrer. Der Bohrer kann gewechselt werden, dies ist jedoch ein zeitaufwändiger Aufwand. Um den Meißel zu wechseln, muss das gesamte als Bohrstrang bezeichnete Bohrgestänge abschnittsweise entfernt werden, bis der Meißel die Oberfläche erreicht. Eine sorgfältige Planung des zu bohrenden Gebietes kann verhindern, dass der Bohrer zu schnell durch das Erdreich getrieben wird.