Sterilisaattorin toimintaperiaate saavutetaan pääasiassa termodynamiikan ja mikrobiologian perusperiaatteiden avulla. Sterilisaattori tappaa mikro -organismit, erityisesti bakteerit, virukset ja hiiva, kuumentamalla. Korkea lämpötila voi tuhota mikro -organismien solurakenteen ja saada ne menettämään biologisen aktiivisuuden. Sterilisaattorit voivat yleensä hallita jalostettujen esineiden lämpötilaa tarkasti tehokkaan steriloinnin varmistamiseksi ja minimoimalla haittavaikutukset tuotteen laatuun.
