棉花糖機的工作原理主要涉及加熱、旋轉和固化幾個關鍵步驟。首先，將砂糖加熱至熔化，通常溫度需達到170至190攝氏度。加熱過程中，砂糖會變成液態，並可能加入葡萄糖漿以促進鬆軟度。
機器內部有一個旋轉的容器，其外壁布滿小孔。當糖漿被加熱後，它通過這些小孔噴射出來，形成細絲。這些細絲在接觸空氣後迅速冷卻並固化，形成類似棉花的結構。
此外，棉花糖機的設計還包括了特殊的加熱腔，其中的小孔直徑設計得非常小（如50微米），以確保噴射出的糖漿立即凝結成固態的糖絲，避免它們粘合在一起。
最後，通過使用竹籤等工具，可以將形成的棉花糖絲纏繞成球狀或其他形狀的棉花糖。這一過程不僅涉及物理變化，還導致蔗糖分子結構的改變，從而產生沒有特定熔點的棉花糖絲。