浮沉玩偶的原理主要基於阿基米德原理和帕斯卡定律。阿基米德原理指出，浸在液體中的物體受到的浮力大小等於它排開的液體的重力。當物體受到的浮力大於其重力時，物體會上浮；當浮力小於重力時，物體則會下沉。帕斯卡定律則表明，在密閉容器內，施加的壓力可以傳遞給其他介質，並且傳遞過程中壓力保持不變。
在製作浮沉玩偶時，通常使用一個玻璃瓶作為容器，瓶內裝有空氣和水。瓶子的下端開有小孔，以便水可以進出瓶體。當對瓶口蒙著的薄橡皮膜施加壓力時，橡皮膜內的空氣被壓縮，導致瓶內水壓增大。如果此時瓶內外的壓強差足夠大，水就會被壓入瓶體，使得浮沉子的重力增加，導致其下沉。當手離開橡皮膜，瓶內外的壓強差減小，被壓縮的空氣將水壓出，浮沉子的重力減小，因此它會上升。通過控制外部對橡皮膜的壓力，可以調整瓶內氣體的體積，從而控制浮沉子的沉浮。
總結來說，浮沉玩偶的原理是通過改變瓶內氣體的體積來控制浮沉子的重力與浮力的關係，進而實現物體的沉浮。具體來說，是通過對橡皮膜施加壓力來壓縮瓶內的空氣，增加或減少浮沉子的重力，從而實現上升或下沉。