环氧乙烷的灭菌原理主要基于以下几点：
烷基化作用。环氧乙烷能与蛋白质和核酸分子中的巯基(-SH)、羧基(-COOH)、氨基(-NH2)、羟基(-OH)等基团发生烷基化反应，使这些生物大分子失去活性，从而杀灭微生物。
抑制生物酶活性。环氧乙烷能抑制微生物中的酶活性，如磷酸脱氢酶、胆碱脂酶及其他氧化酶等，这些酶的活性受抑制会阻碍微生物的正常代谢过程，导致微生物死亡。
对微生物的杀灭作用。环氧乙烷在液体和气体状态下都具有较强的杀微生物作用，其中气体状态的杀微生物作用更强，因此在消毒灭菌上通常使用其气体形式。
此外，灭菌效果还受多种因素影响，包括灭菌温度、相对湿度、环氧乙烷的浓度和作用时间，以及
产品自身的结构、包装材料、装载方式和生物负载等。
灭菌物品的包装、装载、灭菌处理、菌体外的保护物等也影响灭菌效果。包装材料的表面性质及厚度对灭菌效果有影响，应选用易于环氧乙烷穿透且残留少的材料。尽管环氧乙烷对物品的穿透性强，可以穿透微孔而达到物品的深部，但由于不同的物质致密程度不一样，环氧乙烷气体对它们的穿透力也不一样，所以在选择消毒或灭菌物品的包装材料时，既要考虑到包装的美观、轻便、密封、经济等因素，更重要的是要看它是否能被环氧乙烷气体所穿透，从而使包装内容物达到灭菌的要求。
因此在采用环氧乙烷灭菌的时候通常采用医用灭菌包装袋。采用这种灭菌包装袋的好处就是不仅能够在灭菌物在灭菌时提供保护，还能确保灭菌物品在灭菌后的出于无菌的环境中直到灭菌物品被使用。
