無頭除氧器工作原理是：給水除氧有化學除氧和物理除氧兩種方法。化學除氧可以徹底除氧，但只能去除一種氣體，且需要昂貴的加藥費用，還會生成鹽類，故電廠中較少單獨采用這種方法。物理除氧即熱力除氧采用加熱方法，它能夠去除水中的大部分氣體。對于亞臨界壓力機組，熱力除氧已能夠基本滿足要求；對于超臨界壓力機組，則在熱力除氧的基礎上，再做補充化學除氧，這樣加藥量少，生成的鹽類也少，影響不大。
當水加熱至沸騰時，水面處蒸汽的分壓力接近其混合氣體的總壓力，其他氣體的分壓力接近于零，故水中溶解的其他氣體幾乎全部被排除出水面。但是，氣體排到水面需要路徑和時間，而且水面的氣體必須及時排到遠離水面處。此外，能夠形成較大氣泡的氣體才能逸出水面，而水中尚存的分子狀氣體，則需要更強的驅動力才能排出水面。
