Khi một buồng lên tới trạm trên đỉnh, nước được bơm đầy thùng, sẽ kéo buồng còn lại lên nhờ trọng lực của nước và hành khách. Một trạm bơm được đặt phía dưới hoạt động đưa nước lên trạm trên. Đường ray thang máy gồm hai tuyến với khoảng cách tiêu chuẩn và trang bị một đường ray răng để có thể hãm tốc độ. Các buồng thang máy có sức chứa 48 hành khách, chia thành bốn ô nhỏ, xếp như bậc cầu thang. Ở đầu buồng còn có ô dành cho người lái, chịu tránh nhiệm hệ thống phanh. Hệ thống này đã chuyên  chở một triệu hành khách mỗi năm trong khoảng thời gian là 30 năm. Sửa chữa năm 1935 Sau khi hết hợp đồng với công ty Decauville, chính quyền thành phố và tỉnh Seine giao quyền khai thác cho Công ty giao thông công cộng vùng Paris. Để hiện đại hóa hệ thống thang máy, việc khai thác tạm thời dừng lại vào ngày 1 tháng 11 năm 1931. Phương pháp phanh bằng đường ray răng nguy hiểm bị loại bỏ. Hệ thống đối trọng nước được thay động cơ điện và bắt đầu khai thác trở lại vào 2 tháng 2 năm 1935 sau hơn ba năm gián đoạn. Hệ thống thứ hai của thang máy đồi Montmartre hoạt động nhờ tời cáp với động cơ điện 50 CV. Buồng thang máy mới chỉ có một ô với sàn nằm ngang, không còn hình bậc cầu thang như trước. Mỗi buồng có thể chứa 50 người, vận tốc 2m/giây, thực hiện đoạn đường trong khoảng thời gian 70 giây. Năm 1955, hệ thống thang máy đồi Montmartre hoạt động từ 7 tới 21 giờ vào mùa đông và tới 23 giờ vào mùa hè span style="text-align: justify;">,  .