文丘里原理较为复杂，其涉及流体物理学中的连续性方程及伯努力原理。即当一定流量的氧气通过横截面积较小的射流孔（见下图）后流速增大形成高速气流，产生一定负压，进而卷入周围空气，最终形成高流量的空氧混合气流。这种效应就如同当一列高速的火车驶过时,在其周围形成的气流会将路旁的树叶“吸”向列车一样。

文丘里面罩正是利用了这一原理。氧气经狭窄的孔道进入面罩时，流速增快，形成喷射气流，在喷射气流的周围产生负压，携带一定量的空气从开放的边缘流入面罩，面罩边缝的大小可以改变空气与氧气的比率。由于喷射入面罩的气流大于病人吸气时的最大流速和潮气量，所以吸氧浓度恒定。

那么如何调节文丘里面罩的吸入氧浓度呢？吸入氧浓度与射流孔的孔径、空气流入口径及氧流量大小有关。当我们把射流口径、氧流量减小，或将空气流入口径增大时，氧浓度会随之减小，反之增大。因高流速的气体不断冲洗面罩内部，呼出气中的二氧化碳难以在面罩内滞流，故基本无重复呼吸，低氧血症伴高碳酸血症的病人需要选择文丘里面罩。