泡芙的製作原理涉及多個步驟和化學反應。首先，在製作泡芙麵糊時，油脂會抑制麩質（麵筋）的形成，從而切斷過多的澱粉粘性，使得麵糊更具延展性。麵粉通常使用蛋白質含量較低的低筋麵粉，因為這樣的麵粉可以形成空隙，有助於泡芙的膨脹。在麵糊中加入的麵粉越多，通常需要加入更多的雞蛋來補充水分，這樣烘烤後的麵點會脫水並產生堅韌的效果，表面光滑，內部充滿細絲。
在製作麵糊的過程中，熱水和麵粉的結合會加熱澱粉粒子，使其吸收水分膨脹變軟，形成具有粘性的糊狀（糊化）。在烘烤過程中，這些糊化的澱粉會繼續糊化，並在某個程度蒸發完成烘烤，膨脹起來的麵糊就成為泡芙外皮的主體。雞蛋的蛋白質含量高，在加熱時會凝固，形成一種與脂肪結合的容器，使麵團平滑、穩定。在烘烤過程中，雞蛋的部分外部會凝結，形成蒸汽屏障，直到其凝固，蒸汽才會溢出。
最後，烘烤階段時，雞蛋的水份具有形成中間空洞的作用。雞蛋中的蛋白質會因加熱而凝固，強而有力地保持住麵糊膨脹起來的形狀。鹽作為風味增強劑，有助於帶出最後的味道，並給糕點一個輕微的著色。糖則幫助在美拉德反應中更容易著色，糖的量因多種原因而異，包括烤箱的溫度。
綜上所述，泡芙能形成中間空心類似球體的狀態，主要得益於麵糊的製作工藝，包括燙麵、油脂的抑製作用、麵粉的選擇、雞蛋的乳化和蛋白質凝固的作用，以及鹽和糖的輔助作用。