鼓泡式氧合器由氧合室变温装置、祛泡装置、储血室所组成。氧气在氧合室内与血液混合形成无数个微血泡，同时进行血液变温，再经祛泡装置成为含氧丰富的动脉血。

氧合室是鼓泡式氧合器的关键部分。一侧的气体通过发泡板进入另一侧血液中即形成微泡。将纯氧通过发泡板吹入血中，形成无数微血泡，为血液的气体交换提供了丰富的面积。

根据气体交换的原理，因静脉血的PO2低，PCO2高，即在血泡形成过程向气泡内摄取氧排出二氧化碳。当血气泡流过含硅油的滤网时，血气泡消失，为动脉血。CPB中因很多因素需要将温度降低，如停循环、低流量等，在CPB结束时又需将体温恢复到正常水平。这要求氧合器有很强的变温能力。

一般情况下变温装置和氧合器合为一体。经过发泡、氧合、变温、消泡的过程，血液通过滤网进入储血室，最终通过动脉泵注人体内。鼓泡式氧合器的预充量大，对血液破坏重，对患者可造成较高的炎性反应，氧合性能也有限，现使用已越来越少。