Le boîtier Oyster constitue l'un des fondements de la réputation d'excellence des montres Rolex. Inventé par Rolex en 1926, il est le premier boîtier de montre-bracelet étanche au monde grâce à un système breveté de lunette, de fond de boîtier et de couronne de remontoir vissés sur la carrure. Telle la coquille d'une huître, la Rolex Oyster est robuste et solidement close. Elle offre un environnement hermétique qui protège le mouvement Perpetual haute précision de l'eau, de la poussière et de la pression.

En 1926, lorsque la Rolex Oyster est présentée pour la première fois, la cannelure de la lunette a un but fonctionnel : elle sert à visser cette dernière sur le boîtier, de manière à garantir l'étanchéité de la montre. La cannelure de la lunette est identique à celle présente sur le fond de boîtier, lui aussi vissé sur le boîtier pour la même raison, au moyen d'outils Rolex spécifiques. Avec le temps, la cannelure est devenue un élément purement esthétique, disponible uniquement sur les modèles Datejust et Day-Date en or jaune, Everose ou gris. La cannelure est une véritable signature Rolex, une marque de distinction.

La couronne de remontoir et le fond vissés constituent le cœur du boîtier Oyster. Créé par Rolex en 1953, le système Twinlock garantit l'étanchéité de la couronne vissée, grâce à deux zones scellées : l'une à l'intérieur du tube de la couronne, l'autre à l'intérieur de la couronne de remontoir elle-même. Toutes les montres de la collection Oyster sont équipées de ce système, qui garantit leur étanchéité jusqu'à 100 mètres de profondeur.

La loupe Cyclope met en valeur le guichet dans lequel la date apparaît, la grossissant deux fois et demie pour une meilleure lisibilité. C'est l'une des caractéristiques les plus distinctives de Rolex, et aussi l'une des plus reconnaissables.

Le boîtier de la montre est rigoureusement testé pour s'assurer qu'il remplit bien les exigences en matière de résistance à la pression. Un processus en trois étapes (essai sous vide, essai de compression et essai de condensation) doit révéler la présence de la quantité la plus minime d'humidité à l'intérieur du boîtier.

La Sky-Dweller est équipée du calibre 9001, un mouvement mécanique à remontage automatique entièrement mis au point et fabriqué par Rolex. Présenté en 2012, il compte parmi les calibres les plus complexes créés par les horlogers Rolex à ce jour. Sa conception en garantit toutefois la facilité d'utilisation : l'interaction entre le mouvement et la lunette de la Sky-Dweller pour le réglage des fonctions est assurée par une roue de sélecteur disposée à la périphérie du mouvement. Comme tous les mouvements Rolex Perpetual, le 9001 est certifié chronomètre suisse, une appellation réservée aux montres de haute précision ayant passé avec succès les tests du Contrôle officiel suisse des chronomètres (COSC). Son architecture, commune à l'ensemble des mouvements de la collection Oyster, lui confère une fiabilité hors pair.

Les quatre mots Superlative Chronometer Officially Certified, gravés sur le cadran de la montre, indiquent que le mouvement de cette montre a subi 15 jours et 15 nuits de tests par le COSC (Contrôle officiel suisse des chronomètres), une association indépendante à but non lucratif. Pour être certifiée COSC, une montre doit faire preuve d'une précision extrême, peu importe l'environnement dans lequel elle est utilisée. Rolex fait figure d'exception dans le secteur horloger puisque cette condition est le niveau de qualité standard requis pour le mouvement de chacune des montres-bracelets Rolex.

Dans une montre mécanique, l'oscillateur est le gardien du temps. Traditionnellement, les spiraux des oscillateurs sont fabriqués à partir d'alliages ferromagnétiques, ce qui les rend vulnérables aux champs magnétiques, aux variations de température et aux chocs, qui altèrent leur précision. Après des années de recherche, Rolex a mis au point le Parachrom, un spiral bleu plus fin qu'un cheveu. Fabriqué dans un alliage paramagnétique ultra-stable à base de niobium et de zirconium, il est insensible aux champs magnétiques et jusqu'à dix fois plus résistant aux chocs. Dans l'histoire de l'horlogerie, la couleur bleue unique du spiral a toujours été un signe de prestige réservé aux montres les plus précises.

Inventé par Rolex en 1931, cet ingénieux mécanisme transforme l'énergie des mouvements du poignet en une source d'énergie fiable et propre pour le mouvement de la montre. Il consiste en une masse oscillante en forme de demi-lune pivotant librement sur son axe central, dans un sens et dans l'autre. Lorsqu'il tourne, le rotor remonte de manière continue le ressort de barillet du mouvement Perpetual, l'alimentant en énergie de manière constante et stable. Ce système accroît la précision de la montre et dispense son utilisateur de la remonter.
Le mécanisme de rotor Perpetual est reconnaissable par deux roues d'inversion rouges qui permettent le remontage du mouvement quel que soit le sens de rotation de la masse oscillante.