橡胶密炼机工作时，两转子相对回转，将来自加料口的物料夹住带入辊缝受到转子的挤压和剪切，穿过辊缝后碰到下顶拴尖棱被分成两部分，分别沿前后室壁与转子之间缝隙再回到辊隙上方。在绕转子流动的一周中，物料处处受到剪切和摩擦作用，使胶料的温度上升，粘度下降，增加了橡胶在配合剂表面的湿润性，使橡胶与配合剂表面充分接触。
　　配合剂团块随胶料一起通过转子与转子间隙、转子与上、下顶拴、密炼室内壁的间隙，受到剪切而破碎，被拉伸变形的橡胶包围，稳定在破碎状态。同时，转子上的凸棱使胶料沿转子的轴向运动，起到搅拌作用，使配合剂在胶料中混合均匀。配合剂如此反复剪切破碎，胶料反复产生变形和恢复变形，转子凸棱的不断搅拌，使配合剂在胶料中分散均匀。由于密炼机混炼时胶料受到的剪切作用比开炼机大得多，炼胶温度高，使得密炼机炼胶的效率大大高于开炼机。
　　密炼机混炼的胶料质量，除了加料顺序外，主要取决于混炼温度、装料容量、转子转速、混炼时间、上顶拴压力和转子的类型。
　　橡胶密炼机混炼中，生胶、炭黑和液体软化剂的投加顺序与混炼时间重要，一般都是生胶先加，再加炭黑，混炼至炭黑在胶料中基本分散后再加入液体软化剂，这样利于混炼，提高混炼效果，缩短混炼时间。液体软化剂过早加入或过晚加入，均对炼不利，易造成分散不均匀，混炼时间延长，混炼温度高利于生胶和胶料的塑性流动和变形，有利于橡胶对固体配合剂粒子表面的湿润和混合吃粉，但又使胶料的粘度下降，不利于配合剂粒子的破碎与分散混。
　　湿炼温度过高还会加速橡胶的热氧老化，使硫化胶的物理机械性能下降，即出现炼现象；还会使胶料发生焦烧现象，所以密炼机混炼过程中采取有冷却措施；但温度不能太低，否则会出现胶料压散现象。