制氧機正常工作的原理主要是通過物理方法，將空氣中的氮氣和氧氣分離。在室溫下，利用氮氣的沸點比氧氣低的特性，在分離塔中加壓加熱，使得氮氣汽化分離，剩余的氣體則主要為氧氣。分離塔中的加壓過程通常由壓縮機實現，而加熱過程則通過電熱元件或熱介質來實現。制氧機通常還具有二級分離器，用于分離和純化氧氣，以獲得更高濃度的氧氣輸出。

除了物理方法外，制氧機還可以采用化學方法，即通過化學反應將氮氣和氧氣分離。這種方法主要利用氮氣和氧氣的化學性質差異，如與某種催化劑或吸收劑的反應速率等，來實現氮氣和氧氣的分離。但化學方法制氧機在工業上不如物理方法普及。

在使用制氧機時，需要注意安全事項，如避免吸入純氧或高濃度氧氣，避免氧氣接觸火源或高溫表面，以及定期檢查和維護制氧機等。