El funcionamiento del Coche de Newton se basa en la aplicación de las leyes del movimiento de Newton, especialmente la tercera ley, que establece que a cada acción le corresponde una reacción igual y opuesta. En el caso del Coche de Newton, este principio se manifiesta cuando una masa es expulsada del coche, generando una fuerza en dirección contraria que impulsa el coche hacia adelante.
El coche utiliza un sistema de gomas elásticas estiradas y sujetas a dos postes (clavos). Estas gomas sostienen un recipiente que contiene diferentes materiales, permitiendo variar su masa. El recipiente está asegurado por una cuerda que, al ser cortada, libera la tensión de las bandas elásticas y lanza el recipiente hacia adelante. Debido a la tercera ley de Newton, cuando el recipiente es expulsado en una dirección, el coche se mueve en la dirección opuesta.
La distancia que el coche recorre depende directamente de la masa de la botella y de la aceleración con la que esta es lanzada, lo cual es una demostración práctica de la segunda ley de Newton. Según esta ley, la fuerza aplicada sobre un objeto es igual al producto de la masa del objeto y su aceleración (F = ma). Por lo tanto, al aumentar la masa del recipiente, la fuerza resultante que mueve el carro también aumenta, haciendo que el coche se desplace más lejos.