La estructura permanente puede estar compuesta, según la época, por ladrillos, hormigón armado, hierro fundido o acero.
Aunque los escudos modernos suelen ser cilíndricos, el primer "escudo", diseñado por Marc Isambard Brunel, era en realidad una estructura de hierro grande, rectangular, similar a un andamio, con tres niveles y doce secciones por nivel, con una sólida plataforma superior para soportar la carga del terreno.
Marc Isambard Brunel desarrolló el primer escudo tunelador rectangular exitoso y lo patentó junto con Lord Cochrane en enero de 1818.
El diseño estaba basado en el escudo con celdas de Brunel y se atornillaba hacia adelante a medida que la cara avanzaba manualmente.
Teóricamente, esto hizo que el escudo fuera más fácil de construir y más capaz de soportar el suelo circundante; teóricamente, porque nunca se construyó un escudo con este diseño.
[3] En los primeros túneles construidos con escudo, este funcionaba como una forma de proteger a los trabajadores que realizaban la excavación.
También existen sistemas para la eliminación del terreno excavado (o de su mezcla con lodos).
[4] En Japón existen varios enfoques innovadores para la ejecución de túneles, como el Double-O-Tube o DOT-tunnel, cuya sección está compuesta por dos círculos superpuestos.
También hay escudos con brazos computarizados que se pueden usar para cavar un túnel en prácticamente cualquier forma.