Ähnlich wie bei der ENIGMA handelt es sich bei der NEMA um eine Chiffriermaschine nach dem Rotorprinzip mit Glühlampenanzeige, die allerdings im Vergleich zur ENIGMA komplexer aufgebaut ist und eine höhere Schlüsselsicherheit bietet.
Die NEMA ist mit einer Umkehrwalze, welche nicht mitbewegt wird, sondern lediglich in der Grundstellung eingestellt wird, fünf Fortschaltewalzen und vier Permutierwalzen ausgerüstet. Im Gegensatz zur ENIGMA werden die Walzen in unterschiedlichen Abständen fortgeschaltet, was die Schlüsselsicherheit massiv erhöht. Die Fortschalte- und die Permutierwalzen können in unterschiedlichen Reihenfolgen zusammengesteckt und in die Maschine eingelegt werden, der Schlüssel besteht aus der Reihenfolge der Walzen und einem mit den Stellrädern in der Ausgangposition einzustellenden Schlüsselwort aus zehn Buchstaben und wurde einem Telegramm vorangestellt und am Schluss wiederholt.
Beim Druck auf eine Taste mit einem der 26 Buchstaben wird je nach Einstellung des Schlüssels auf dem Lampenfeld einer der 26 Buchstaben aufleuchten, auf jeden Tastendruck bewegen sich die Fortschalte- und Permutierwalzen in unregelmässigen Abständen weiter.
Der zu chiffrierende Text wird mittels der Schreibmaschinentastatur eingegeben und der Chiffretext vom Lampenfeld abgeschrieben und auf ein Telegrammformular übertragen, welches dem Funker zur Übermittlung übergeben wird.
Durch die mechanische Chiffrierung wird jeweils ein Buchstabe durch einen andern ersetzt, beim gleichen Druck auf dieselbe Taste wird derselbe Klartextbuchstabe durch verschiedene Buchstaben im Chiffrat ersetzt, der Umstand, dass ein Buchstabe niemals durch sich selber ersetzt werden kann, ist ein Schwachpunkt der Chiffriermaschinen nach dem Rotorverfahren.

Die NEMA wurde von der Apparate- und Maschinenfabrik Uster, der Zellweger AG, hergestellt, welche auf dem Gebiet der Präzisionsmechanik Erfahrungen hatte, aber ansonsten nie mit Chiffriertechnik zu tun hatte. Die gesamte Produktion erfolgte in einem geheimen Projekt, nur wenige Mitarbeiterinnen durften die Walzen in einer geheimen Anlage verdrahten. Da alle Kisten der Schweizer Armee im Zeughaus eine Beschriftung tragen müssen, entschied man sich für das Kürzel T.D., was für "Tasten Drücker" steht.

Die Maschinen im Instruktionsmaterial (zur Ausbildung der Soldaten) sind mit anderen Walzen ausgestattet, als die KMob - Maschinen: diese, gekennzeichnet mit einer Aufschrift "Nur bei Kriegsmobilmachung abgeben", verfügen über zwei zusätzliche im Deckel des Schutzkastens untergebrachte Reserve - Walzenpaare. Nochmals andere Fortschaltewalzen finden sich in Maschinen, die im Eidgen. Politischen Departement zum Einsatz kamen.

Die Chiffriermaschinen standen 1948 - 1979 beim Heer und im EPD im Einsatz. Das NEMA-Verfahren wurde 1992 entklassifiziert (d.h. die Geheimhaltung aufgehoben) und die Maschinen gelangten Mai 1994 im Zeughaus Meiringen als Liquidationsmaterial in den freien Verkauf.