Vitrubio explica en qué consiste esta máquina:
" Dejo explicada la construcción, partes y proporciones de las catapultas. Las de las ballestas son varias y diferentes aunque todas para un efecto mismo: porque unas operan con palancas y ejes, otras con polispastos, otras con árganos, y algunas también con tímpanos: pero ninguna ballesta se construye sino con la debida proporción a la piedra que debe arrojar: por lo cual no es para todos su construcción, sino sólo para los prácticos en Aritmética, a lo menos en el numerar y multiplicar. Porque se hacen en los capiteles los agujeros por donde pasan las maromas de cabello principalmente mujeril, o de nervio, las cuales se proporcionan en resistencia a la gravedad de la piedra que hubiere de tirar la ballesta; como en las catapultas se toma de la longitud del dardo.
Pero para que aún aquellos que ni supieren Geometría ni Aritmética puedan construirlas, y en tiempo la hostilidad no se hallen embarazados en calculaciones, pondré lo que tengo experimentado yo mismo en la práctica, y lo que en parte me enseñaron mis maestros; reduciendo las notas de los pesos griegos a los nuestros." (VITRUBIO, Los diez libros de Arquitectura, Libro X, Capítulo XVI, 50 - 51).
Da incluso las proporciones para construir las máquinas:
" La ballesta que debe arrojar una piedra de dos libras, el agujero de capitel tendrá 5 dedos de diámetro. Si de cuatro libras, tendrá 6. si de seis libras, tendrá 7 dedos el agujero. De diez libras, tendrá 8 dedos. De veinte libras, 10 dedos. De cuarenta libras 12 dedos y S K. De sesenta libras, 13 dedos y una octava parte de dedo . De ochenta libras, 15 dedos. De ciento y veinte libras I pie y S, y dedo y medio . De ciento y sesenta libras, 2 pies. De ciento y ochenta libras, 2 pies y V dedos. De doscientas libras, 2 pies y VI dedos. De doscientas y diez libras, 2 pies y 7 dedos. De doscientas y cincuenta libras, 2 pies y 11 dedos y S.
Establecida la magnitud del agujero, se describirá el escudo, llamado en griego perítretos, la longitud del cual será 2 agujeros y Fz: la anchura dos y un sexto. La línea tirada se dividirá por medio, y después se robarán los extremos de su figura, a fin de quede oblicua en una sexta parte a lo largo y a lo ancho sobre el ángulo una cuarta parte. En el sitio de su curvatura donde se alargan los ángulos, se oblicuan los agujeros, y la contracción en ancho dobla hacia dentro una sexta parte. El agujero se hará tan oblongo cuanto fuere el grueso del epizige; y después se dividirá su periferia para formar la curvatura suavemente definida . Su grueso será de SF de agujero.
Háganse los argollones de 2 diámetros y: - del agujero: anchos I S9 ; y gruesos, exclusa la parte que entra en el agujero, I S: al extremo serán anchos I agujero y r. La longitud de las pilastras será de 5 agujeros y S y r: la curvatura medio agujero; y el grueso una u y una 60 parte del agujero. A la anchura del medio junto al agujero descrito, se añadirá en anchura y grueso una quinta parte de agujero; en altura una cuarta parte. La longitud de la regla que va en la mesa será de 8 agujeros su latitud y grueso medio agujero. La del encaje 2 agujeros y z : el grueso 1 agujero y 99 . La curvatura de la regla rsk. La misma anchura y grueso tendrá la regla de fuera; pero su longitud cuanta diere el ángulo en la descripción; y la anchura de la pilastra hacia donde se curva, K. Las reglas de arriba serán iguales a las de abajo K. Los travesaños de la mesa serán uu K de agujero. La longitud del fusto del climaciclo será de 13 agujeros; su grueso 3 K.
El intervalo del medio un cuarto de agujero : grueso un ochavo y un K. La parte del climaciclo superior próxima a los brazos, y unida a la mesa, se dividirá en toda su longitud en cinco partes: dos de ellas se darán a la pieza que los griegos llaman chêlon : a la anchura un r, al grueso un 9 ; y a la longitud 3 agujeros y medio y un K. El relieve del chêlon será S agujero: el del plinthígono una z y in sicilico de agujero. El axôn, llamado frente transversal, será de tres agujeros . La anchura de las reglas interiores de un r de agujero: el grueso una z y K. En el chêlon va el replum que cubre la grapa, y es de un K. La anchura del fusto del climaciclo será de z: el grueso 12 agujeros y K. El grueso del cuadrado que está a los climaciclos será F de agujero: a los extremos un K. El diámetro del eje redondo será igual al del chêlo: hacia las clavijas será de una S, menos una décima sexta parte K.
La longitud de las antérides será de F II9 agujeros: su latitud en lo bajo un r; y su grueso arriba zK. El basamento llamado eschâra tendrá de largo agujeros: el antibasamento 4 agujeros: el grueso y ancho de entrambos será de agujeros. A la mitad de la altura K se encaja la columna: su latitud y grueso será I y S: la altura no se proporciona con el agujero, sino que se la da la precisa al uso. La longitud del brazo será de 6 agujeros: el grueso en la raíz de un agujero: al extremo F.
Esta es la conmensuración que creí más expedita para la construcción de las ballestas y catapultas: trataré ahora del mejor modo con que podré explicarme con la pluma, de la práctica de armarlas al disparo, con las maromas de cabello o nervio torcido." (VITRUBIO, Los diez libros de la Arquitectura, Libro X, Capítulo 52 - 57).
La ballista romana en cuanto a su morfología era muy similar a la misma pieza que ya existía en el mundo griego. Su tamaño variaba enormemente y las fuentes hablan de máquinas gigantescas, lo cual puede ser fruto de la reflexión teórica de los autores o de la mera propaganda de los cronistas del ejército. Sin embargo, no hay ningún resto arqueológico que corrobore estas descripciones.
Lucilio que luchó con Escipión Emiliano habla de ballistas centenarias, lo que se refiere de forma poco específica a ballistas de gran tamaño. Sissena también menciona cuatro ballistas talentarias y Tácito habla de ballistas de gran calibre en la batalla de Bedriacum que arrojaban proyectiles por encima de un talento. Máquinas de gran tamaño fueron empleadas también por las tropas romanas en el ataque a Jerusalén.
Filon en su Tratado de Artillería calcula las proporciones de una máquina que era capaz de arrojar piedras de 78 kilos. Vitrubio todavía es capaz de dar las dimensiones de una máquina adaptada para lanzar piedras de 162 kilos. Sin embargo, el estudio de piezas de artillería de estas dimensiones puede ser un ejercicio teórico no aplicable a la práctica. Parece que el calibre más utilizado se situaría entre los 3 y 26 kilos.
La principal aportación que menciona Vitrubio para su época consistió en la incorporación de nuevas mordazas capaces de alojar mayor cantidad de nervios en los resortes (un tercio más que las ballistas anteriores), lo cual dotaba a las máquinas de una mayor potencia de fuego.