หลักการทำงานของถ้วยดูดแก้วสุญญากาศนั้นขึ้นอยู่กับหลักความดันบรรยากาศและเทคโนโลยีสุญญากาศเป็นหลัก เมื่อถ้วยดูดสัมผัสใกล้ชิดกับพื้นผิวกระจก อากาศในถ้วยดูดจะถูกดึงออกด้วยวิธีการบางอย่าง (เช่น การใช้ปั๊มสุญญากาศ) จึงเกิดสถานะสุญญากาศภายในถ้วยดูด เนื่องจากความดันอากาศภายในถ้วยดูดต่ำกว่าความดันบรรยากาศภายนอก ความดันบรรยากาศภายนอกจะสร้างแรงดันภายใน ทำให้ถ้วยดูดยึดติดกับพื้นผิวกระจกอย่างแน่นหนา

โดยเฉพาะเมื่อตัวดูดสัมผัสกับพื้นผิวกระจก อากาศภายในตัวดูดจะถูกดึงออกมา ทำให้เกิดสุญญากาศ เนื่องจากไม่มีอากาศภายในถ้วยดูด จึงไม่มีความกดอากาศ ความดันบรรยากาศภายนอกถ้วยดูดมีค่ามากกว่าความดันบรรยากาศภายในถ้วยดูด ดังนั้นความดันบรรยากาศภายนอกจะสร้างแรงเข้าด้านในถ้วยดูด แรงนี้ทำให้ตัวดูดติดแน่นกับพื้นผิวกระจก

นอกจากนี้ถ้วยดูดกระจกสุญญากาศยังใช้หลักกลศาสตร์ของไหลอีกด้วย ก่อนที่ถ้วยดูดสูญญากาศจะดูดซับ ความดันบรรยากาศที่ด้านหน้าและด้านหลังของวัตถุจะเท่ากัน ทั้งที่ความดันปกติ 1 บาร์ และความแตกต่างของความดันบรรยากาศคือ 0 นี่เป็นสภาวะปกติ หลังจากดูดซับถ้วยดูดสุญญากาศแล้ว ความดันบรรยากาศบนพื้นผิวของถ้วยดูดสุญญากาศของวัตถุจะเปลี่ยนไปเนื่องจากการอพยพของถ้วยดูดสุญญากาศ เช่น ลดลงเหลือ 0.2 บาร์ ในขณะที่ความดันบรรยากาศในพื้นที่ที่สอดคล้องกันอีกด้านหนึ่งของวัตถุยังคงไม่เปลี่ยนแปลงและยังคงเป็นความดันปกติ 1 บาร์ ด้วยวิธีนี้จะมีความแตกต่าง 0.8 บาร์ในความดันบรรยากาศที่ด้านหน้าและด้านหลังของวัตถุ ความแตกต่างนี้คูณด้วยพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพซึ่งครอบคลุมโดยถ้วยดูดคือกำลังดูดสูญญากาศ แรงดูดนี้ช่วยให้ถ้วยดูดยึดติดกับพื้นผิวกระจกได้อย่างแน่นหนามากขึ้น โดยคงไว้ซึ่งผลการดูดซับที่มั่นคงแม้ในระหว่างการเคลื่อนที่หรือการทำงาน