工作原理是：佩戴者呼出的氣體，經全面罩、呼氣軟管和呼氣閥進入清凈罐，清凈罐中的吸收劑（Ca(OH)2）將氣體中的二氧化碳吸收，其余氣體進入氣囊。另外，氣瓶中貯存的壓縮氧氣經高壓管、減壓器進入氣囊，混合成含氧氣體。當佩戴者吸氣時，含氧氣體從氣囊經吸氣閥、吸氣軟管、全面罩進入佩戴者的呼吸器官，完成一個呼吸循環。此過程中，由于呼氣閥和吸氣閥都是單向閥，保證了呼吸氣流始終單向循環流動。
化學反應式：Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O+Q
其優點是：使用時間較長，一般為4小時左右；采用正壓結構，面罩內壓力始終大于外界壓力，使外界有害氣體無法侵入佩戴者的呼吸器官，提高使用安全系數。因此礦山搶險救援人員都喜歡選用正壓式氧氣呼吸器。
其缺點是：采用閉式循環，加之吸收二氧化碳過程產生大量熱量，因此呼吸感覺不舒服；使用者須具備一定的專業知識及操作技能，因為使用前需安裝吸收劑和冷卻冰；使用成本比較高。