หลักการสำคัญของพัดลมระบายอากาศนั้นขึ้นอยู่กับผลการทำงานร่วมกันของกลศาสตร์ของไหลและพลศาสตร์ทางกล การหมุนของใบพัดจะสร้างแรงเหวี่ยงหรือแรงขับตามแนวแกน ซึ่งจะเพิ่มแรงดันแก๊สและกำหนดให้ไหลไปในทิศทางเฉพาะ
ขั้นตอนการทำงานของพัดลมระบายอากาศสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ขั้นตอน คือ
ระยะดูดก๊าซ: เมื่อใบพัดหมุนด้วยความเร็วสูง แรงเสียดทานและแรงดันจะถูกสร้างขึ้นระหว่างใบพัดและก๊าซ โดยดึงก๊าซที่อยู่รอบๆ เข้าสู่บริเวณตรงกลางของใบพัด พัดลมไหลตามแนวแกนจะนำก๊าซตามแนวแกนผ่านมุมเอียงของใบพัด ในขณะที่พัดลมแบบแรงเหวี่ยงจะกระจายก๊าซออกไปด้านนอกผ่านแรงเหวี่ยงที่เกิดจากการหมุน
ขั้นการถ่ายโอนพลังงาน: พลังงานจลน์ของใบพัดจะถูกถ่ายโอนไปยังก๊าซผ่านใบพัด พร้อมกันนี้จะเป็นการเพิ่มพลังงานความดัน (ความดันสถิต) และพลังงานความเร็ว (ความดันไดนามิก) ไปพร้อมๆ กัน การออกแบบใบมีด (เช่น airfoil และรัศมีความโค้ง) ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน พัดลมสมัยใหม่มักใช้ใบพัดโค้งไปข้างหลัง-เพื่อลดเสียงรบกวนและปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
ระยะไอเสียของแก๊ส: หลังจากถูกเพิ่มแรงดัน ก๊าซจะถูกแก้ไขโดยรูปก้นหอย (แรงเหวี่ยง) หรือตัวเบี่ยง (การไหลตามแนวแกน) และปล่อยออกมาในทิศทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ระดับที่ตรงกันระหว่างรูปทรงทางออกและมุมใบพัดจะกำหนดความสมดุลระหว่างการไหลของอากาศและความดัน ตัวอย่างเช่น ช่องระบายอากาศแบบบานเกล็ดสามารถปรับทิศทางการไหลของอากาศได้ เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการการระบายอากาศแบบมีทิศทาง
