环氧乙烷的杀菌原理是，它与蛋白质分子上的巯基（-sh）、氨基（-nh2）、羟基（-oh）和羧基（-cooh）以及核酸分子上的亚氨基（-nh-）发生烷基化反应，从而失去蛋白质反应基团，阻碍蛋白质的正常生化反应和代谢，这导致微生物死亡。这导致灭菌效果。
环氧乙烷是一种具有强渗透性的烷基化剂。它可以使用不同的包装材料，并且可以在包装状态下灭菌。它可以在常温下杀死各种微生物（包括细菌、孢子、病毒、真菌孢子等）。适用于不耐高温处理的生物医学高分子量材料，如天然橡胶、聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯。
包装材料必须对空气、蒸汽和环氧乙烷具有良好的渗透性，以便轻松实现适当的灭菌条件。
环氧乙烷不会损坏已灭菌物品，且具有很强的渗透性。因此，大多数不适合通过常规方法灭菌的物品可以用环氧乙烷灭菌。例如，电子仪器、光学仪器、医疗仪器、毛皮、棉花、人造纤维、塑料制品、内窥镜、透析器和一次性医疗材料。环氧乙烷是目前最重要的低温灭菌方法之一。
灭菌后，残留的环氧乙烷在面罩上，环氧乙烷是一种广谱灭菌器。它是一种易燃
灭菌处理后，必须引入过滤后的无菌空气，通过真空空气循环过程，安全去除残留的环氧乙烷，以满足安全含量标准。这个过程称为分析。因此，使用环氧乙烷灭菌的医用口罩必须经过分析和测试，才能交付市场。
传统的环氧乙烷灭菌器，通俗地说，需要14天才能投放市场，以分析消毒后环氧乙烷的毒性。现在，可以根据环氧乙烷的物理性质开发预热灭菌分析技术，将面罩的分析时间缩短到灭菌后一天。
