עקרון העבודה של מכונות ריתוך משתנה בהתאם לסוג שלהן, אך עקרון הליבה סובב סביב המרת אנרגיה חשמלית לאנרגיית חום כדי להשיג חיבור מתכת-ל-מתכת. אם לוקחים כדוגמה מכונת ריתוך קשת נפוצה, תהליך העבודה שלה כולל מספר שלבים מרכזיים:
יצירת קשת:מכונת ריתוך הקשת משתמשת בהפרש מתח גבוה בין האלקטרודות (בדרך כלל חיוביות ושליליות) לבין חומר העבודה. ברגע של מגע והפרדה מהירה, האוויר מיונן ויוצר תעלה מוליכה-את הקשת. תהליך זה דורש בקרת מתח וזרם מדויקת כדי להבטיח יציבות בקשת.
ייצור חום:לאחר יצירת הקשת, הזרם הזורם דרכה יוצר טמפרטורות גבוהות במיוחד, המגיעות בדרך כלל לאלפי עד עשרות אלפי מעלות צלזיוס. טמפרטורה גבוהה זו מספיקה כדי להמיס באופן מקומי את חומרי המתכת המגעים, וליצור בריכה מותכת.
התכה והדבקה של מתכות:תחת פעולת הקשת, המתכת בנקודת המגע בין מוט הריתוך (או חוט הריתוך) לחומר העבודה נמסה בו זמנית, ויוצרת בריכה מותכת משותפת. כשהקשת נעה, הבריכה המותכת מתקררת ומתמצקת, ובכך משיגה קשר מתכת חזק-ל-מתכת.
מנגנוני הגנה:כדי למנוע ממתכת מותכת להתחמצן באוויר או להזדהם, לעתים קרובות נעשה שימוש בגזי מגן (כגון ארגון או פחמן דו חמצני) או סיגים מותכים לכיסוי בריכת הריתוך במהלך הריתוך, מה שמבטיח את איכות הריתוך.
שליטה והתאמה:מכונות ריתוך מודרניות מצוידות לרוב במערכות בקרה מתקדמות שיכולות להתאים במדויק פרמטרים כמו זרם ריתוך, מתח ומהירות ריתוך כדי להתאים לדרישות הריתוך של חומרים ועוביים שונים, ולשפר את יעילות ואיכות הריתוך.
עקרון העבודה של מכונות ריתוך אינו מוגבל לריתוך בקשת חשמלית; הוא כולל גם ריתוך לייזר, ריתוך פלזמה, ריתוך התנגדות וסוגים רבים אחרים. לכל סוג יש את התהליכים הפיזיקליים והכימיים הייחודיים לו, אך מטרת הליבה היא להמיס את חומרי המתכת באמצעות טמפרטורה או לחץ גבוה ולהשיג הדבקה.