氮醉原理是在進行潛水或深潛運動時，由於水下的高壓環境，氮氣會大量溶解在脂肪組織和神經組織中，引起神經纖維的傳導和中樞突觸傳遞受阻，導致神經元的興奮性不能正常發生，使人體各種機能減弱，處於抑制狀態。氮氣進入神經細胞的細胞膜，造成神經信號傳導失效，潛得越深，體內聚集的氮氣就越多，氮醉症狀越明顯。
類脂質學說認為，中樞神經組織富有脂質，根據相似相容性原理，油/水分配比越高的物質越容易被中樞神經系統吸收。如果某種惰性氣體分壓非常高，那麼中樞神經細胞膜會過多的吸收這種氣體，從而導致細胞膜體積增大，細胞膜增厚，這個厚度一旦比離子通道還要厚了，那麼就會急劇影響細胞膜的離子通透性，引起膜電位的劇烈變化；如果是突觸的話，吸收過多的惰性氣體會改變突觸形態，干擾神經遞質的釋放和接收，從而起到痲醉作用。
雖然科學家們至今都未能詳細解答氮醉的具體成因，但是一般情況下，當空氣瓶中的氮氣，在一定水深和水壓下，大量溶解在潛水員體內，並被潛水員體內組織吸收之後，會產生一種水下類酒醉狀態，由此影響潛水員的水下理性判斷。