浮沉子的原理主要基于 阿基米德原理，即浸入静止流体中的物体受到一个浮力，其大小等于该物体所排开的流体重量，方向垂直向上并通过所排开流体的形心。浮沉子通过改变其排水体积来实现浮沉。具体操作上，可以通过压缩或膨胀浮沉子内部的空气来实现排水体积的变化，从而改变浮力大小，实现上浮或下沉。
例如，当用手按橡皮膜压缩筒内空气时，水被压入浮沉子内，浮沉子的重力增大，小于所受的浮力，因此下沉。当手离开橡皮膜，空气体积增大，压强减小，浮沉子内部被压缩的空气将水压出，排水体积增大，浮沉子的重力小于所受的浮力，因此上浮。通过调整手对橡皮膜的压力，可以使浮沉子悬浮在水中的任意深度。
这种原理类似于潜水艇的升降机制，都是通过改变自身的重量（通过排水或注水）来调整浮力，从而实现升降。