文丘里原理較為復雜，其涉及流體物理學中的連續性方程及伯努力原理。即當一定流量的氧氣通過橫截面積較小的射流孔（見下圖）后流速增大形成高速氣流，產生一定負壓，進而卷入周圍空氣，最終形成高流量的空氧混合氣流。這種效應就如同當一列高速的火車駛過時,在其周圍形成的氣流會將路旁的樹葉“吸”向列車一樣。

文丘里面罩正是利用了這一原理。氧氣經狹窄的孔道進入面罩時，流速增快，形成噴射氣流，在噴射氣流的周圍產生負壓，攜帶一定量的空氣從開放的邊緣流入面罩，面罩邊縫的大小可以改變空氣與氧氣的比率。由于噴射入面罩的氣流大于病人吸氣時的最大流速和潮氣量，所以吸氧濃度恒定。

那么如何調節文丘里面罩的吸入氧濃度呢？吸入氧濃度與射流孔的孔徑、空氣流入口徑及氧流量大小有關。當我們把射流口徑、氧流量減小，或將空氣流入口徑增大時，氧濃度會隨之減小，反之增大。因高流速的氣體不斷沖洗面罩內部，呼出氣中的二氧化碳難以在面罩內滯流，故基本無重復呼吸，低氧血癥伴高碳酸血癥的病人需要選擇文丘里面罩。