增粘劑的作用原理主要涉及以下幾個方面：
氫鍵網路的形成。增粘劑含有酚羥基、羥甲基、羧基、酯鍵、醚鍵等，這些基團使得增粘劑能夠與樹脂、橡膠等材料形成氫鍵網路結構，從而獲得最佳黏性。
改變被增粘物的黏彈性。某些橡膠由於其玻璃化溫度低和極性小，本身具有較高的自黏性。增粘劑可以加入到這些材料中，改變它們的粘彈性，進一步提高粘性。
無機鹽的增粘。無機鹽通過與有機增粘劑或表面活性劑的協同效應，可以增加膠束的締合數，導致球形膠束向棒狀膠束轉化，從而提高粘度。
形成分子團。增粘劑在材料中會與水分子反應，形成分子團，這可以有效地凝固材料，提高其強度和穩定性。
阻礙分子間的相對運動。當溫度升高時，增粘劑在基礎油中的溶解度增大，阻礙了基礎油分子間的相對運動，從而提高稠化油的粘度。
形成均勻的分散相。在膠黏劑的製造過程中，增稠劑能夠在膠黏劑中形成均勻的分散相，增加其粘稠度，從而提升膠黏劑的流動性和粘附性。
形成穩定的膠體溶液。聚酯固相增粘劑能夠與纖維素、絲素等化學物質結合，形成具有黏性的分子結構，這種結構在水中形成穩定的膠體溶液，具有良好的增稠效果和表面活性。
增強塑膠與塑膠之間的粘接力。塑膠增粘劑用於增強塑膠與塑膠之間或塑膠與其他材質之間的熱熔粘接力。
形成網狀結構。某些增稠劑通過酸鹼中和或氫鍵結合，形成網狀結構，從而提高溶液的粘度和粘稠度。