制氧机正常工作的原理主要是通过物理方法，将空气中的氮气和氧气分离。在室温下，利用氮气的沸点比氧气低的特性，在分离塔中加压加热，使得氮气首先汽化分离，剩余的气体则主要为氧气。分离塔中的加压过程通常由压缩机实现，而加热过程则通过电热元件或热介质来实现。制氧机通常还具有二级分离器，用于进一步分离和纯化氧气，以获得更高浓度的氧气输出。
除了物理方法外，制氧机还可以采用化学方法，即通过化学反应将氮气和氧气分离。这种方法主要利用氮气和氧气的化学性质差异，如与某种催化剂或吸收剂的反应速率等，来实现氮气和氧气的分离。但化学方法制氧机在工业上不如物理方法普及。
在使用制氧机时，需要注意安全事项，如避免吸入纯氧或高浓度氧气，避免氧气接触火源或高温表面，以及定期检查和维护制氧机等。