超高温瞬间杀菌机原理主要分为直接和间接加热两种，其中直接加热中有蒸汽吹入物料式和物料吹入蒸汽式两种（无锅炉用户也可选用电加热超高温瞬时杀菌机），而间接加热的又分为管式杀菌机和板式杀菌机。

一般物料由离心泵进入杀菌机中冷热料热交换装置中而得到预热，再经过充满高压的高温桶，物料被迅速加热到杀菌温度并在此前后保持约3秒，其中的微生物及酶类很快被杀灭。物料出高温桶后通过与冷料的热交换获得冷却，一般温度低于65℃。如果下道工序需要提高温度则可通过调节角式截止阀或循环等途径达到要求，反之则通过接入冷却水来降低出料温度。出料通过节流阀控制，此阀能使在维持一定压力下物料的沸点高于上限值温度。正常生产时调节此阀，由泵的推动力克服弹簧压力而产生背压控制流量，在清洗杀菌机时则应全部开启。循环贮槽可用来配制酸碱溶液，对盘管内壁积垢进行有效清洗。由于同时采用不锈钢三通旋塞，流量可以得到适当调节。