干冰清洗機的工作原理與噴鋼砂、噴塑料砂及噴蘇打類似，在干冰清洗作業時噴發介質干冰顆粒在高壓氣流中加速，通過噴嘴噴出，沖擊待清洗外表。干冰清洗的共同之處在于干冰顆粒在沖擊瞬間氣化。干冰的動量在沖擊瞬間消失。干冰顆粒與清洗外表間迅速發生熱交換，致使固體CO2(二氧化碳)迅速提高變為氣體。

干冰與其它噴發介質不同，干冰顆粒的特點是溫度~低(-78℃)，當其氣化后會吸收很多熱量。這種低溫效果使干冰清洗機具有共同的熱力學特性，從而影響粘附塵垢的機械性能。因為干冰顆粒與清洗外表間的溫度相差很大，所以會發生熱沖擊現象。塵垢層的溫度下降后，脆性會增大，隨后干冰顆粒能將塵垢層沖擊破碎。

干冰顆粒在千分之幾秒內體積脹大近800倍，這樣在沖擊點形成“微型爆炸”，將塵垢層吹掃剝離。

具有不同熱脹大系數的兩種不同材料，其之間的溫度差會損壞兩種材料間的結合。例如：在金屬物質上鏟除非金屬塵垢時，這樣的熱沖擊現象十分明顯。因為CO2(二氧化碳)蒸發掉了，干冰清洗過程中沒有發生任何二次廢物，留下需要整理的僅僅鏟除下來的塵垢。即使在很高的速度下直接沖擊清洗外表，干冰與沙粒相比，動能沖擊也很小，這是因為干冰硬度不大，并且又是在沖擊瞬間氣化，所以不會對被清洗外表形成損害。

因為沒有磨損，干冰清洗機能夠被廣泛用于各種材料的清洗上。