上环避孕的原理目前尚未完全明确。其可能是子宫局部组织对节育器产生反应，进而影响受精卵着床，具体可能机制包括：
一、对精子和胚胎有毒性作用
1.宫内节育器因压迫局部引发炎症反应，炎性细胞对胚胎有毒性作用。
2.会产生大量巨噬细胞覆盖子宫内膜，这既能影响受精卵着床，又能吞噬精子并影响胚胎发育。
3.含铜节育器的铜离子还可使精子头尾分离，导致精子不能获能而丧失受精能力。
二、干扰着床
1.长期异物刺激致使子宫内膜损伤以及慢性炎症反应，产生前列腺素，会改变输卵管蠕动，使受精卵运行速度与子宫内膜发育不同步，造成受精卵着床受阻。
2.子宫内膜受压缺血以及吞噬细胞的作用会激活纤溶酶原，局部纤溶酶活性增强，从而致使囊胚溶解吸收，同时铜离子进入细胞，影响和阻碍受精卵着床及胚胎发育。
三、抑制排卵
1.左炔诺孕酮节育器可抑制部分女性排卵。
2.孕激素还能改变子宫内膜不利于受精卵着床，同时改变宫颈粘液性状，使宫颈粘液稠厚而不利于精子穿透。
总之，上环避孕主要通过对精子和胚胎产生毒性、干扰着床以及抑制部分女性排卵等多种机制来实现避孕效果。