氣動調節閥的工作原理主要依賴於壓縮空氣作為動力源，通過氣缸執行器來驅動閥門的開關或調節。具體來說，氣動調節閥通常由氣動執行機構和調節閥兩部分組成，執行機構可以是單作用式或雙作用式。單作用式執行器在失去氣源或遇到故障時，會自動回到閥門初始設定的開啟或關閉狀態。雙作用式執行器內部沒有復位彈簧，需要持續的氣源來維持其位置。
氣動調節閥分為氣開型和氣關型兩種，這兩種類型也被稱為常開型和常閉型。氣開型（常閉型）在空氣壓力增加時會開啟，而氣關型（常開型）則在空氣壓力減小時關閉。這種區分是基於執行機構的正反作用和閥態結構的不同組裝方式。選擇氣開型還是氣關型主要取決於工藝生產的安全形度，例如，在氣源切斷時，調節閥處於關閉位置可能更安全，或者處於開啟位置更安全。
閥門定位器是氣動調節閥的重要附屬檔案，它接受調節器的輸出信號並控制氣動調節閥。閥門定位器通過機械裝置反饋閥桿的位移，並將狀況通過電信號傳給上位系統。閥門定位器可以分為氣動閥門定位器、電一氣閥門定位器和智慧型式閥門定位器，它們的作用是增大調節閥的輸出功率並減少調節信號的傳遞滯後。
氣動調節閥的特點包括控制簡單、反應快速，並且本質安全，不需要採取額外的防爆措施。它通過接收工業自動化控制系統的控制信號來完成對管道介質流量、壓力、溫度等各種工藝參數的調節。