Les catapultes utilisent des leviers, des contrepoids et les principes du mouvement des projectiles pour lancer leurs charges utiles. Le bras de lancement de la catapulte agit comme un levier et possède un seau à l'extrémité qui contient le projectile souhaité. Le contrepoids, lorsqu'il est relâché, permet à la catapulte de se lancer.
Certains modèles de catapultes comprennent des barres transversales qui empêchent le bras de dépasser un certain angle. En contrôlant la distance à laquelle le bras peut se déplacer, il influence le moment où le projectile est largué et donc l'angle de lancement. Un angle de lancement plus élevé offre plus de hauteur mais moins de distance horizontale.
Une catapulte repose sur le couple, qui est fonction de la longueur du bras et de la vitesse à laquelle il se déplace, pour fournir un moment angulaire au projectile. Une fois que la charge utile a quitté la catapulte, les seules forces agissant sur elle sont la gravité et la résistance au vent. Par conséquent, lors du calcul du mouvement, les équations cinématiques standard s'appliquent. Par exemple, pour déterminer la portée, il faut connaître la vitesse horizontale et l'angle de lancement, ainsi que le temps de vol.
La formule pour la vitesse horizontale est vx = cos(theta)Vo, ou le cosinus de l'angle de lancement multiplié par la vitesse d'origine. Ensuite, le temps de vol est requis. Le temps de vol cabine peut être trouvé avec la formule 2vy/g, où g vaut 9,8 et vy est la vitesse verticale, ou la vitesse d'origine multipliée par le sinus de l'angle de lancement. Enfin, en multipliant la vitesse horizontale par le temps de vol, on obtient la portée.
