正壓式氧氣呼吸器在整個使用過程中一個呼吸循環的系統過程。在開始使用時，高壓氧氣經減壓閥減壓后，進入氣囊(呼吸艙)，補充工作人員呼吸所消耗掉的氧氣;同時，呼出的氣體不排入大氣中，而是經面罩的呼氣閥進入清凈罐，由清凈罐將二氧化碳吸收后進入氣囊，與氣囊(呼吸艙)中的氧氣混合，組成含氧空氣，經面罩的吸氣閥、導氣管進入面罩，供給工作人員呼吸，完成一個完整的呼吸循環過程。這個過程在不斷循環反復一直到氧氣用完或工作完成為止。
正壓式氧氣呼吸器在循環反復的呼吸過程中，伴有放熱與冷卻反應。在清凈罐中將二氧化碳吸收的過程為放熱反應，可使呼吸氣體的溫度稍微升高。呼吸氣體之后進入氣囊，再經過冷卻器，使呼吸氣體溫度降低，使的工作人員能呼吸到涼爽的潔凈氣體。
如果使用者還需要額外的氧氣，呼吸艙內的膜片將驅使自動補給閥自動地供應額外的氧氣。如果使用者呼出的氣體使呼吸膜片完全膨脹，多余的氣體將通過排氣閥流出呼吸艙。將壓縮彈簧加載在膜片上，使得呼吸艙保持比外界環境稍高的正壓狀態。
正壓式氧氣呼吸器的工作原理以及設計理念給使用人員帶來了更多的便利與安全。使用正壓式氧氣呼吸器可以使在不同勞動強度下以及有毒有害氣體的環境下的工作人員，他們有著充足的氧氣可以供給，而且在惡劣的環境下相對更加安全;并且由于在正壓式氧氣呼吸器使用過程中吸氣阻力較低，所以佩戴起來更加舒適。
