環氧乙烷的滅菌原理主要基于以下幾點：
烷基化作用。環氧乙烷能與蛋白質和核酸分子中的巰基(-SH)、羧基(-COOH)、氨基(-NH2)、羥基(-OH)等基團發生烷基化反應，使這些生物大分子失去活性，從而殺滅微生物。
抑制生物酶活性。環氧乙烷能抑制微生物中的酶活性，如磷酸脫氫酶、膽堿脂酶及其他氧化酶等，這些酶的活性受抑制會阻礙微生物的正常代謝過程，導致微生物死亡。
對微生物的殺滅作用。環氧乙烷在液體和氣體狀態下都具有較強的殺微生物作用，其中氣體狀態的殺微生物作用更強，因此在消毒滅菌上通常使用其氣體形式。
此外，滅菌效果還受多種因素影響，包括滅菌溫度、相對濕度、環氧乙烷的濃度和作用時間，以及
產品自身的結構、包裝材料、裝載方式和生物負載等。
滅菌物品的包裝、裝載、滅菌處理、菌體外的保護物等也影響滅菌效果。包裝材料的表面性質及厚度對滅菌效果有影響，應選用易于環氧乙烷穿透且殘留少的材料。盡管環氧乙烷對物品的穿透性強，可以穿透微孔而達到物品的深部，但由于不同的物質致密程度不一樣，環氧乙烷氣體對它們的穿透力也不一樣，所以在選擇消毒或滅菌物品的包裝材料時，既要考慮到包裝的美觀、輕便、密封、經濟等因素，更重要的是要看它是否能被環氧乙烷氣體所穿透，從而使包裝內容物達到滅菌的要求。
因此在采用環氧乙烷滅菌的時候通常采用醫用滅菌包裝袋。采用這種滅菌包裝袋的好處就是不僅能夠在滅菌物在滅菌時提供保護，還能確保滅菌物品在滅菌后的出于無菌的環境中直到滅菌物品被使用。
