干冰清洗机的工作原理与喷钢砂、喷塑料砂及喷苏打类似，在干冰清洗作业时喷发介质干冰颗粒在高压气流中加速，通过喷嘴喷出，冲击待清洗外表。干冰清洗的共同之处在于干冰颗粒在冲击瞬间气化。干冰的动量在冲击瞬间消失。干冰颗粒与清洗外表间迅速发生热交换，致使固体CO2(二氧化碳)迅速提高变为气体。

干冰与其它喷发介质不同，干冰颗粒的特点是温度~低(-78℃)，当其气化后会吸收很多热量。这种低温效果使干冰清洗机具有共同的热力学特性，从而影响粘附尘垢的机械性能。因为干冰颗粒与清洗外表间的温度相差很大，所以会发生热冲击现象。尘垢层的温度下降后，脆性会增大，随后干冰颗粒能将尘垢层冲击破碎。

干冰颗粒在千分之几秒内体积胀大近800倍，这样在冲击点形成“微型爆炸”，将尘垢层吹扫剥离。

具有不同热胀大系数的两种不同材料，其之间的温度差会损坏两种材料间的结合。例如：在金属物质上铲除非金属尘垢时，这样的热冲击现象十分明显。因为CO2(二氧化碳)蒸发掉了，干冰清洗过程中没有发生任何二次废物，留下需要整理的仅仅铲除下来的尘垢。即使在很高的速度下直接冲击清洗外表，干冰与沙粒相比，动能冲击也很小，这是因为干冰硬度不大，并且又是在冲击瞬间气化，所以不会对被清洗外表形成损害。

因为没有磨损，干冰清洗机能够被广泛用于各种材料的清洗上。