空氣減震器的工作原理主要是通過控制和調節氣體來實現減震效果。

從結構上說，它類似一個位于車架與車輪之間的機油泵。上支座連接車架，下支座連接車軸，常見的雙筒設計中，上支座與活塞桿相連，活塞桿又連著活塞，活塞位于充滿液壓油的筒內，內筒是壓力筒，外筒為儲油筒，儲油筒存多余液壓油。

當車輪遇到顛簸，彈簧壓縮拉伸，能量經上支座傳至減震器再到活塞。活塞上有小孔，其在壓力筒內運動時，液壓油經小孔滲漏。因孔小，高壓下也只有少量油通過，從而減緩活塞運動，讓彈簧運動變緩。

減震器通過阻尼過程控制彈簧運動，將懸架運動的動能轉為熱能，經液壓油耗散。這一過程包括壓縮循環和拉伸循環。壓縮循環即活塞向下運動壓縮液壓油，拉伸循環是活塞向上運動。對于一般汽車，拉伸循環阻力大于壓縮循環，壓縮循環控制非簧載質量運動，拉伸循環控制簧載質量運動。

所有現代減震器有速度傳感功能，懸架運動越快，阻力越大，能根據路況調整，控制車輛各種不希望的運動。

此外，空氣減震器原理還涉及空氣動力學和彈性力學。通過將空氣壓縮到密閉容器，利用氣體壓縮和膨脹吸收釋放能量。外界沖擊力傳至減震器，密閉容器內氣體被壓縮形成壓力波，壓力波在氣體中傳播并被吸收釋放，沖擊力逐漸減弱。還能通過改變氣體壓力、溫度和體積等調整阻尼力和吸振效果，多個組合使用可提高整體減震效果。