真空ガラス吸盤の動作原理は主に大気圧原理と真空技術に基づいています。吸盤をガラス面に密着させると、吸盤内の空気が何らかの手段（真空ポンプなど）で抜かれ、吸盤内が真空状態になります。吸盤内の気圧は外部の大気圧よりも低いため、外部の大気圧により内向きの圧力が発生し、吸盤がガラス面にしっかりと吸着します。

具体的には、吸盤がガラス面に接触すると吸盤内の空気が引き抜かれ真空状態になります。吸盤内には空気が無いので大気圧はありません。吸盤の外側の大気圧は吸盤の内側よりも大きいため、外部の大気圧によって吸盤に内向きの力が生じます。この力により吸盤はガラス面にしっかりと貼り付きます。

また、真空ガラス吸盤も流体力学の原理を利用しています。真空吸盤が吸着する前は、対象物の表裏の気圧は同じで常圧1bar、気圧差は0です。これが正常な状態です。真空吸盤が吸着された後、真空吸盤の真空効果により対象物の真空吸盤表面の大気圧が変化します。たとえば、0.2 bar まで減圧されます。一方、物体の反対側の対応する領域の大気圧は変化せず、依然として 1 bar の常圧のままです。このように、物体の表側と裏側では気圧に0.8気圧の差が生じます。この差に吸盤がカバーする有効面積を掛けたものが真空吸引力となります。この吸着力により吸盤はガラス面により強固に密着し、移動時や動作時でも安定した吸着効果を維持します。