La perforación rotatoria implica el uso de un taladro grande al final de una tubería hueca. La broca está construida con ruedas de acero muy fuertes, generalmente en un juego de tres, que se unen al extremo de la tubería o una broca sólida que puede estar incrustada con diamantes. A medida que la tubería se hace girar en un círculo, la broca de perforación giratoria gira y mastica la tierra y la roca fuera del camino. La perforación rotatoria puede perforar mucho más profundamente a través de la tierra que cualquier otra forma de perforación.
La tubería hueca unida a la broca permite que el fluido se bombee hacia la tubería y hacia la broca giratoria. Este fluido hace tres cosas. En primer lugar, enfría la broca, ya que la perforación rotatoria a través de la roca genera una gran cantidad de calor. El fluido también lubrica la broca y la tubería para permitir que pase más fácilmente a través de la tierra y la roca. Quizás el rasgo más útil del fluido es que ayuda a transportar la piedra cortada y la tierra a la superficie a través de la tubería, lo que permite que la plataforma de perforación rotativa corte y se mueva hacia abajo continuamente sin detenerse para limpiar el agujero.
El tipo de pozo perforado estipula qué tipo de fluido de perforación se utilizará. El tipo más común de fluido de perforación se llama lodo; este fluido se mezcla con trozos de arcilla y ayuda a sellar la tubería de perforación a la tierra. Este es un paso importante, ya que una caja con fugas puede causar mucha dificultad y dañar el área alrededor del pozo. Al perforar un pozo de agua dulce, el equipo de perforación no usaría agua salada, ya que podría contaminar el agua dulce. Por el contrario, cuando se realiza una perforación rotatoria a través de depósitos de sal subterráneos, el agua dulce utilizada como fluido de perforación podría hacer que la sal erosione y colapse el pozo.
La lubricación de la broca se considera importante. Una broca quemada o sobrecalentada no cortará la roca tan rápido como una broca nueva y afilada. La broca se puede cambiar, pero esto requiere mucho tiempo. Para cambiar la broca, toda la tubería de perforación conocida como sarta de perforación debe retirarse sección por sección hasta que la broca llegue a la superficie. Una planificación cuidadosa del área a perforar puede evitar que el taladro se fuerce demasiado rápido a través de la tierra.