上环避孕通过宫内节育器发挥作用，原理包括改变宫腔内环境影响受精卵着床、影响受精卵运行使其难按时达子宫腔，含孕激素的宫内节育器还可抑制排卵，放置时需考虑年龄等因素，长期重体力劳动女性要密切关注宫内节育器位置，有特定病史者不宜放置。
改变宫腔内环境：宫内节育器放入子宫腔后，会使子宫内膜产生无菌性炎症反应。这种炎症反应会影响受精卵的着床。因为受精卵着床需要合适的子宫内膜环境，而炎症会改变子宫内膜的生化环境等，使得受精卵难以成功着床。例如，研究发现宫内节育器可使子宫内膜产生前列腺素，前列腺素增多会改变输卵管的蠕动频率和节律，影响受精卵向子宫腔的运送，同时也改变子宫内膜的容受性，不利于受精卵着床。
影响受精卵的运行：宫内节育器可能会干扰受精卵在输卵管内的正常运行。正常情况下，受精卵会借助输卵管的蠕动和输卵管上皮细胞纤毛的摆动向子宫腔移动。而宫内节育器的存在会影响这一过程，导致受精卵不能按时到达子宫腔，从而无法着床。比如，一些研究观察到放置宫内节育器后，输卵管的蠕动节律发生改变，影响了受精卵的运输速度和方向。
抑制排卵（部分类型）：含孕激素的宫内节育器，如左炔诺孕酮宫内节育系统，其释放的孕激素会作用于宫颈黏液，使宫颈黏液变稠，不利于精子穿透；同时，孕激素还可以抑制排卵。不过，并不是所有的宫内节育器都通过抑制排卵来避孕，单纯含铜的宫内节育器主要是通过上述改变宫腔内环境和影响受精卵运行来发挥避孕作用。
对于不同年龄的人群，上环避孕的原理都是基于宫内节育器对宫腔内环境和受精卵运行等方面的影响，但在放置宫内节育器时需要考虑年龄因素，一般来说，生育期有避孕需求且无禁忌证的女性均可放置，但对于绝经后的女性，通常建议取出宫内节育器。对于有特殊生活方式的人群，比如长期从事重体力劳动的女性，放置宫内节育器后需要更加密切关注宫内节育器的位置等情况，因为重体力劳动可能增加宫内节育器移位的风险，而这会影响避孕效果。对于有某些病史的人群，如患有严重的盆腔炎性疾病活动期等情况是不宜放置宫内节育器的，需要先治疗相关疾病后再考虑是否放置。
