一個有經驗的開放迴路水肺系統潛水員，您很清楚您氣體的流失 – 當您潛的越深，您每次呼出氣體更明顯的耗費。當使用密閉式循環水肺，您所有呼出的氣體將保留在系統迴路中，然後過濾、補充、再次循環回到您的呼吸迴路，氣體的流失只有在上升與面鏡排水時發生。
1). 您呼出的氣體透過咬嘴部的單向閥進入一個封閉的迴路，開始經由波浪管與呼出對應氣囊。
2). 接著您呼出的氣體經過一個陷水閥, 將多餘的水氣留在對應氣囊底部，然後氣體繼續經過淨氣單元(化學顆粒過濾)，清除二氧化碳(CO2)。
3). 然後進入一個含有3顆氧氣感傳器並可量測氧分壓(PO2)的混氣艙，同時，氧氣控制器觸動電磁閥，注入純氧(O2)，補充並混合將氧分壓帶回到氧分壓設定。
4). 淨新的呼吸氣體透過吸入對應氣囊回、波浪館與單向閥再回到咬嘴部，以供潛水員再次呼吸。
這就是循環水肺基本的工作原理 ( 參考：AP Inspiration: The Closed Circuit )。
使用循環水肺潛水，就像在您背後裝置一部小型高氧混器機 – 無論您在任何深度，隨時為您提供最佳混合( Best Mix )氣體。
開放迴路式水肺系統的混合氣體，在不同深度下的氧濃度(FO2)不變，但氧分壓(PO2)會隨著深度變化而改變。而循環水肺系統則是相反 – 控制器將氧分壓保持恆定(於設定值)，因此，在深度變化時，氧濃度則會隨著深度而改變。
這是如何運作？循環水肺的控制器會在我們的潛水過程維持我們所設定的氧分壓(通常為0.7或1.3)，因此，潛水過程中當氧分壓低於我們的設定值(通常被潛水員所代謝或上升過程)，控制器便會注入純氧，以維持氧分壓恆定。也因此，氧濃度會隨著深度而改變。
舉個例子：當一個潛水員從50m(6ATA)的深度開始上升，控制器維持1.3的設定，因此，迴路中的氧濃度為1.3÷6=0.21或21%。當潛水員繼續上升，環境壓力下降，回路中的氧分壓跟著下降，控制器便會注入純氧直到氧分壓回到1.3的設定，因此，上升過程的氧分壓維持不變，氧濃度則逐漸上升。如圖所示，您可看到，當潛水員上升到6m，迴路中的氧濃度提高到81%，上升到3m氧濃度則提高到100%。發現了嗎 – 位於減壓深度時的高氧濃度(*1)，將有效的加速減壓。
循環水肺系統是一個複雜的套件，但卻是精巧的核心。它配備有兩支氣瓶，一支裝置純氧，另外一支為裝置稀釋氣體 – 通常為 Air 或 Trimix(*2)。
稀釋氣體有幾個重要功能：下潛時用來維持對應氣囊的容積、補償擠壓效應，也用來對 BC 或乾衣作充氣以維持中性浮力，當然，還有一重要的功能是做來稀釋氧濃度。
如果循環水肺的迴路中只有純氧，當水深達6m時，氧分壓將達到1.6bar限制，而增加“過氧”的風險(人體生理氧壓的安全範圍座落於0.16~1.6bar)。使用稀釋氣體讓我們在下潛過程，可以將氧分壓維持在安全範圍之內。稀釋氣體也同時提供重要的功能以作為“開放迴路脫困”與“Diluent Flush(*3)”時所使用。
與開方迴路系統相較，循環水肺系統雖然沒有增加潛水的免減壓時間，但實際的優點在於在上升過程中，最佳化的呼吸氣體可以減少潛水計畫、簡化後勤作業、降低氣體成本、降低減壓與有效延長氣體使用時間等優點。
*1：如果您是高氧潛水員，您已經非常熟悉高氧濃度的優點 – 氧濃度增加，氮氣減少，身體吸收較少的氮氣，可增降低免減壓時間 – 增加潛水時間。
*2：某些 CCR 的操作深度可超過100m，Trimix 潛水員需要預先混合稀釋氣體，以符合目標深度的氧分壓與氮分壓，且脫困計畫必須做作出修正。