喷灌设备通过水泵将水加压，或利用高位水源的落差，通过管道和喷头将水喷洒到空中，形成均匀的细小水滴，像雨一样沉降到地面和作物上。相比传统的沟渠和地面管道灌溉，喷灌设备能实现更均匀的灌水，减少水的流失，并易于实现灌溉管理的自动化。这种设备尤其适合缓坡地、起伏不平地和水源较少的地区。
喷灌设备有多种类型，其中圆形喷灌机或中心支轴式喷灌设备自动化程度最高。其特点是支管安装在带行走轮的支架上，各支架由电动机或其他动力驱动，围绕支管一端的中心支轴作圆周运动。压力水从中心沿支管通过各喷头喷出，支管长度可达500米以上，能控制灌溉面积超过1500亩。支管转一周的时间从数小时到数天不等，可根据田间需水情况实现自动控制。由于支管的运动类似钟表的时针，这种设备也被称为时针式喷灌设备。
为解决方形地块四角空白地段的灌水问题，部分圆形喷灌机配备了地角喷洒装置。当设备运转到地角时，会自动开启喷水功能，确保全面覆盖灌溉。