Безнапорные туннели работают при частичном наполнении водой, когда имеется свободная поверхность воды. Применяются обычно при незначительных напорах в головной части или когда это выгодно в гидравлическом и экономическом отношениях. Максимальной пропускной способностью обладают туннели круглой или прямоугольной формы в части, заполненной водой, при скруглении углов, скосах или выкружках и т. д. При производстве работ круглая форма туннелей удобна только при щитовом способе проходки, при горных способах проходки наиболее целесообразно сечение с плоской подошвой и стенами и сводчатым перекрытием.
Инженерно-геологические условия существенно влияют на форму туннеля: при малом горном давлении кровля туннельной выработки может быть плоской или полого-изогнутой. С возрастанием горного давления должна увеличиваться подъемистость свода. При наличии горизонтального горного давления стенки туннеля приходится делать криволинейными. Рекомендуются следующие формы туннелей: прямоугольная с пологим сводом в породах при отсутствии горного давления; корытообразная в полуциркульном своде в породах при наличии только вертикального горного давления; с криволинейными стенками и верхним сводом малого радиуса в породах при вертикальном и горизонтальном горных давлениях; подковообразная (коробовая) в породах.