金剛石鉆頭的破巖作用是由金剛石顆粒完成的。要知道鉆頭的破巖作用，就須了解單粒金剛石的破巖作用。在堅硬地層中，單粒金剛石在鉆壓作用下使巖石處于的應力狀態下（約4200-5700MPa，有的資料認為可達6300MPa），使巖石發生巖性轉變，由脆性變為塑性。單粒金剛石吃入地層，在扭矩作用下切削破巖，切削深度基本上等于金剛石顆粒的吃入深度。這一過程如同“犁地”故稱為金剛石鉆頭的犁式切削作用。
在一些脆性較大的巖石里（如砂巖、石灰巖等），鉆頭上的金剛石顆粒在鉆壓扭矩的同時作用下，破碎巖石的體積遠大于金剛石顆粒的吃入與旋轉體積。當壓力不大時,只能沿金剛石的運動方向形成小溝槽，加大壓力則會使小溝槽深部與兩側的巖石破碎，超過金剛石顆粒的斷面尺寸。
金剛石鉆頭的破巖效果，除與巖性以及影響巖性的外界因素（如壓力、溫度、地層流體性質等）有關外，鉆壓大小是重要的影響因素。它和牙輪鉆頭一樣，破巖時都具有表層破碎、疲勞破碎、體積破碎三種方式。只有當金剛石顆粒具有足夠的比壓吃入地層巖石，使巖石發生體積破碎時，才能取得理想的破巖效果。
