不同类型的节育器作用方式稍有不同，但总的来说，是通过多个环节上的作用，干扰精子生存、运行和受精，干扰受精卵的运行及着床来实现避孕的。
惰性节育器材料本身作为异物压迫刺激子宫内膜，一方面引起一种无菌性的炎症反应，增加了宫腔内白细胞、淋巴细胞、巨噬细胞等炎性细胞的数目及其分泌的物质，使子宫液的成分发生改变，可以影响精子在宫腔及输卵管内的活动度，干扰胚泡的运输速度和杀灭胚泡；另一方面可以使子宫内膜产生较多前列腺素，前列腺素可以改变输卵管蠕动，使受精卵的运行和子宫内膜发育不同步，从而影响受精卵着床。
带铜节育器是在惰性节育器作用机制的基础上，增加了铜离子的长期缓慢释放，增高的铜离子浓度一方面干扰了子宫内膜细胞的代谢，使得受精卵种植的“土壤”变得贫瘠，无法着床种植。另一方面，对精子也有毒性作用，辅助增强避孕效果。研究表明，这些局部微量释放的铜离子被子宫内膜吸收后只是使宫腔液内铜离子浓度局部增高，并不改变血清中的铜离子浓度，因此不对人体其他部位产生危害，但对铜离子过敏的女性不适宜使用带铜节育器。
同样，含孕激素的节育器也是在惰性节育器作用机制的基础上，增加了孕酮或者其替代品炔诺孕酮的缓慢释放。局部孕激素浓度增高后，一方面可以抑制子宫内膜生长，内膜腺体和间质细胞生长受限，干扰受精卵着床；另一方面，能促使宫腔内酶发生变化，使宫颈粘液变稠，增大精子运行的难度。孕激素带来的副作用是早期避孕药倍受诟病的原因，但因为节育器能做到局部微量直接给药，不会反馈抑制垂体—卵巢轴的功能，避免了可能的副作用。含孕激素的宫内节育器，作用示意图（左）和实物（右）
