Winchester M1866 był bronią powtarzalną, z zamkiem dwutaktowym, przeładowywaną dźwignią. Zamek ryglowany układem dźwigni. Zasilanie ze stałego magazynka rurowego umieszczonego pod lufą. Mechanizm spustowy z kurkiem zewnętrznym. Łoże i kolba drewniane, z integralnym chwytem pistoletowym. Mechaniczne przyrządy celownicze składające się z regulowanego celownika i muszki.