制氧杯的工作原理主要基於氣體分離技術，具體包括：
分子篩技術。制氧杯通過分子篩的物理吸附和解吸過程來分離空氣中的氮氣和氧氣。在加壓時，分子篩吸附氮氣，而氧氣則通過未被吸附，從而實現分離。減壓時，分子篩釋放所吸附的氮氣，完成一個周期性的動態循環。
過濾膜技術。某些制氧杯使用特殊的過濾膜，這些膜上有特定大小的孔，只允許較小的氣體分子通過，如氮氣，而氧氣則被阻擋。這樣，氧氣和氮氣被分離。
電解水技術。通過電解水來產生氧氣，這種方法涉及給水通電，使其分解成氫氣和氧氣。
這些技術使得制氧杯能夠提供高純度的氧氣，用於醫療或家庭用途。