軟弱地盤でも掘り進むことができる、というのが最大の特徴で、水底トンネルの掘削に活躍した。土地利用の深度化に伴い、最近の地下鉄、道路（主に都市内）、共同溝、下水道、地下水路、地下河川などのトンネル工事では、シールドトンネルが多く採用されている。
歴史.
シールドトンネルの歴史は、イギリス・ロンドンのテムズ川の河底にトンネルを建設しようとしたことから始まる。当時、テムズ川の上流には多数の橋があったが、下流は背の高い帆船の往来があり、橋を架けることができなかったためである。多くの技術者がトンネルの掘削を試みていたが、いずれも失敗に終わっていた。
シールド工法.
シールドトンネルは現代ではシールドマシンを使用して掘削され、その施工法はシールド工法と呼ばれる。一般的なシールド工法の手順は以下の通りである。
設置.
シールドマシンを地下へ運び発進させるために開削工法によって立坑（縦穴）が掘削・構築され、坑内に発進設備が収められ、基地が作られる。シールドマシンは鉄鋼メーカーなどの工場で製作されるが、よほど小口径ではない限り、工事現場に搬入される前にいったん分割され、運搬される。工事現場の発進基地に運ばれたシールドマシンは、大型のクレーンによって立坑下に下ろされ、再度、組み立てられる。
この立坑は、トンネル完成後は鉄道では駅、道路では換気塔、下水道では人孔（マンホール）などに転用されることが多い（転用を最初から計画に織り込んで、地下鉄であれば駅予定地と駅予定地の間を工区とするといったように調整がされる）。
シールドマシンは一般的には円筒形である。マシン本体の外周の甲殻は、マシン内部でトンネルが構築されるまでの間、地山からの土圧・地下水圧に耐える役割を果たす。
掘削.
シールドマシンの後部にはジャッキが円周状に配置されており、このジャッキの推進力でマシン全体を前進させ、先端部を切羽の地盤に押し付けながらカッターヘッドを回転させて地山を掘削し前進する。また、シールドマシンの形によってトンネルの形も変わってくる。