Nguyên lý hoạt động của cốc hút chân không chủ yếu dựa trên nguyên lý áp suất khí quyển và công nghệ chân không. Khi cốc hút tiếp xúc chặt chẽ với bề mặt kính, không khí trong cốc hút được chiết xuất thông qua một số phương tiện (như sử dụng máy bơm chân không), do đó hình thành trạng thái chân không bên trong cốc hút. Vì áp suất không khí bên trong cốc hút thấp hơn áp suất khí quyển bên ngoài, áp suất khí quyển bên ngoài sẽ tạo ra áp suất hướng vào, khiến cốc hút bám chặt vào bề mặt kính.

Cụ thể, khi cốc hút tiếp xúc với bề mặt kính, không khí bên trong cốc hút bị kéo ra ngoài, tạo ra chân không. Vì không có không khí bên trong cốc hút nên không có áp suất khí quyển. Áp suất khí quyển bên ngoài cốc hút lớn hơn áp suất bên trong cốc hút, do đó áp suất khí quyển bên ngoài sẽ tạo ra lực hướng vào cốc hút. Lực này làm cho cốc hút dính chặt vào bề mặt kính.

Ngoài ra, cốc hút chân không thủy tinh còn sử dụng nguyên lý cơ học chất lưu. Trước khi cốc hút chân không hấp thụ, áp suất khí quyển ở mặt trước và mặt sau của vật thể là như nhau, đều ở áp suất bình thường 1 bar và chênh lệch áp suất khí quyển là 0. Đây là trạng thái bình thường. Sau khi cốc hút chân không được hấp thụ, áp suất khí quyển trên bề mặt cốc hút chân không của vật thể thay đổi do hiệu ứng hút chân không của cốc hút chân không, ví dụ, nó giảm xuống còn 0,2 bar; trong khi áp suất khí quyển ở khu vực tương ứng ở phía bên kia của vật thể vẫn không đổi và vẫn là áp suất bình thường 1 bar. Theo cách này, có sự chênh lệch 0,8 bar trong áp suất khí quyển ở mặt trước và mặt sau của vật thể. Sự chênh lệch này nhân với diện tích hiệu dụng mà cốc hút bao phủ chính là lực hút chân không. Lực hút này cho phép cốc hút bám chặt hơn vào bề mặt kính, duy trì hiệu ứng hấp phụ ổn định ngay cả khi di chuyển hoặc vận hành.