血管闭合器的工作原理因使用的器械不同而不同。主要是提供胶原蛋白介导的血管闭合以及由缝合介导的血管闭合。
在经皮股动脉穿刺后造成动脉损伤，其自然愈合的过程是由于血液与暴露的动脉壁平滑肌和胶原蛋白接触后，导致血小板粘附、激活，聚集形成血凝块修补破损的动脉。所谓胶原蛋白介导的血管闭合装置是通过在动脉壁缺损处提供大块的胶原蛋白扩大了上述自然愈合的效应。红细胞和血小板粘附在该类闭合装置所提供的纤维网中，血小板在与胶原蛋白接触后，通过释放反应开始聚集，形成血栓。增大的血栓达到了机械填补血管破口和组织管道的效果。在动物模型中，抗凝剂和抗血小板治疗并不影响胶原可立即止血的性质，但是，纤维蛋白依赖的血块稳定性在1小时后消失。胶原蛋白可以激活粒细胞、巨噬细胞、淋巴细胞和纤维原细胞，Bovine胶原蛋白最终被激活的粒细胞和巨噬细胞分解，4周内被重吸收。
缝合介导的装置采用的是类似外科手术局部缝合的方式闭合动脉破口。在开放的动脉切口的手术修补中，每隔1mm进行缝合，闭合装置则没有必要达到这样的缝合强度，单一缝合适用于6F鞘（8F外直径），相当于缝合4.1mm切口，8F和10F装置切口长度分别为5.3mm和6.3mm，一般进行两次缝合。
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