气膜密封的组成与普通接触式机械密封相同，但主要区别在于气膜密封的两端由稳定的薄气膜隔开，并借助端面形成的流体动力螺旋槽处于非接触工作状态。其工作原理是：动环转动时，密封气体沿圆周方向从外径向中心吸入螺旋槽，径向分量流向密封通道。密封堰阻止气体向中心流动，使气体被压缩增加压力，密封端面之间的间隙动态稳定，形成一定厚度的气膜。这样，端面之间的间隙可以自动控制界面的打开力fo和外部的关闭力Fc之间的平衡，使得气膜具有良好的弹性(气膜的高刚性)，形成稳定的操作并防止密封端面相互接触。
为了保证密封端面有足够的开启力和气膜刚度，需要在流体静压作用的基础上增加流体动力效应，这是通过在密封端面加工流体动力压力槽来实现的；同时，动压槽可以提供和控制气膜的静水压力效应和动压效应。因此，气膜密封被认为是一种兼有静压效应和动压效应的混合密封。
膜压力分布在气膜密封中起着重要的作用。
正常工况下，密封坝区膜压分布均匀，其值等于密封介质的压力Pf；而密封槽堰区的压力分布用曲线AC表示，从槽内径到槽根逐渐增大，压力为零时对应的端面半径为Re。
当端面间隙增大时，密封坝区的膜压均匀分布，其值等于密封介质的压力Pf；但密封槽堰的压力分布如曲线所示，仍是从内径到槽根逐渐增大，但小于曲线对应的值，即液膜的开启力变小，零压力对应的端面小半径大于密封端面内径Ri。
当端隙减小时，密封坝区的膜压仍均匀分布，其值等于密封介质的压力Pr；但是密封槽堰区的压力分布由曲线表示，从内径到槽根仍然是逐渐增大的，但大于曲线对应的值，即液膜的开启力变大，零压力对应的端面半径为R8，也大于密封端面的内径Ri。
无论何种工作状态，只要端面膜压为零所对应的半径大于等于端面的小半径，就能保证零泄漏密封功能。
