武庙闸内部是总长140米的隧道，全由直径0.92米的铸铜管（103米）和铸铁管（37米）组成。直到1971年，为了疏通武庙闸涵道，才将100多节明代金属管道拆除，更换为水泥涵管。增加了一个直接进水口，废弃了原有闸门。武庙闸原有两个入水口，为了减缓水流冲击，两边砖墙乃至整个水道都呈“之”字形弯曲，减低流速。尤其是隧道内都装有镞刀，刀随水流而转，用以切碎随湖水而来的水草，防止闸口被堵，又可防敌潜水入城。

武庙闸最令人惊叹的是650多年前建造的深井中，两套双合铜水闸竟然保存得极为完好。铜水闸平面呈方形，边长1.30米、厚0.25米，重约5.5吨。上合正中有一直径0.09米绳孔的铜钮，以铁索连接地面上的绞关启动。下合位置为石质泄水拱洞，向城墙方向延伸约5米处，与铸铁涵管相连。设计的特殊之处在于下合装在条石砌成的方框内，内凹有直径1.10米的阴穴，穴内穿5孔，中孔直径0.28米，四边四孔直径为0.21米；上合呈反“凸”字形与下合相合，即为合闸断流。上下两板咬合的方式——当上合落下，下合面的5个空洞被封堵，因为水压的力量，下方的水无法将上合顶开，从而形成密闭。开闸放水时，因为玄武湖水面要高于涵道内水位，从而压迫水流进入铜管涵道，继而调节水位。这种方式使得铜闸不会因为水正面的冲击而变形，故而更经久耐用，至出土时形制都没有改变。

放眼全国，这种铜闸的设计都是极为罕见的。郭湖生先生在《中华古都》中称赞说：“此种铜闸，在故宫内五龙桥金水河穿过宫城处也有发现。国内罕见，仅南京明城有此数处遗物，表现了明代的科学技术高超水平，非常珍贵。”1971年2月为了疏通涵洞，铜水闸被取出，换成了水泥涵管。原物现藏于南京市博物馆。

在深井水闸的北侧形成了一个较大的高度差，下面是扇形的进水口，因为常年受湖水冲击，进水口往往是水闸最易损毁的位置。武庙闸进水口的设计更为适应湖水冲击，设计中改变了以往水流直接冲入水闸的方式，人为地将直线水道改建成弯曲的“之”字形。水流在水道中曲折前进，流速减缓，自然就减少了整体水闸受到的冲击力，从而降低闸体受损率。

除了防御水流冲击的影响，武庙闸还有应对管道淤塞的设置：两处闸口都安装了绞刀，刀随水流的作用运转，用以切碎随湖水而来的湖草和其他杂物。有了这一重的清理，水流进入直径近1米的涵管之后，就可以迅速通过，减少了管道淤塞的可能。

除了地面可见的结构，武庙闸的涵洞也分两部分：北侧为铸铁涵管，与石质泄水拱洞相连，由数节组成，每节长度为0.82米，总长度37.04米；在临近城墙的地方，改为铜管相接引入城内，同样由数节组成，每节长度为0.85米，总长度103.11米。穿城金属涵管总长140.15米，内径为0.92米。涵洞穿城而过之处称作“灵福洞”。《南京城墙志》中记载“灵福洞”三字曾有钟鼎篆文金书。这些贯通城墙的管道也采用特殊方式进行了保护。经过考古发现，管道上方有保护砖，且十分精细地分两种方法放置：水闸之间用三券三伏（三层砖），相当于水窗做法；到城垣处改为五券五伏（五层砖），相当于城门做法。这样，城墙的重量便被涵管上方支撑起来的砖券分担，管道只承受其周围填土的重量。发掘过程中，考古人员发现这些管道均完好无损，说明这种科学的设计保护了管道的安全。

1971年疏通涵洞时，人们在穿城涵管上方的城墙内发现了瓮室一座。这个小房间为拱顶、南北向，高约4.50米、长9.70米，壁面城砖侧面和城墙常用城砖不同，均无南京城墙砖常见的铭文，且城砖尺寸较大，以青砖为多。专家推测，这座瓮室很有可能就是为了方便检查和维护涵管而专门设置的“维修间”。

武庙闸是玄武湖主要出水口，承担防旱排涝的作用，仍承担着对秦淮河等城市水道水位的控制和冲洗工作。此外，它还是连接玄武湖、内秦淮河的重要引水体系。

相传，明建文四年六月，燕王朱棣率“靖难之师”攻破南京，建文帝朱允炆便是从这个隧道逃出南京，从此下落不明，成为了明史上的一大疑案。

2021年12月，入选《江苏省首批省级水利遗产名录》。