偏振片的工作原理主要基於光的偏振特性和二向色性材料的特性。光的偏振指的是光波的電場向量在一個特定平面內的振動，而二向色性材料是指那些對兩個相互垂直的光振動方向（例如水平垂直或橫向縱向）具有不同吸收特性的材料。
當非偏振光（自然光）通過偏振片時，偏振片會吸收或反射掉垂直於其極軸方向的光，同時允許平行於其極軸方向的光通過。這樣，只有特定方向振動的光（即偏振光）能夠通過偏振片。此外，偏振片通常由具有二向色性的材料製成，如碘分子嵌入聚乙烯醇薄膜中，通過這種方式，偏振片能夠強烈吸收一個偏振方向的光，而對另一個偏振方向的光吸收較弱，從而實現將自然光轉換為線偏振光的效果。