安全閥主要由三部分組成：閥座、閥瓣和加載機構。閥座和座體有的是一個整體，有的組裝在一起，與容器連通。閥瓣通常連帶有閥桿，緊扣在閥座上。閥瓣上面是加載機構，用來調節載荷的大小。

當壓力容器內的壓力在規定的工作壓力范圍之內時，容器內介質作用于閥瓣上的壓力小于加載機構施加在它上面的力，兩者之差構成閥瓣與閥座之間的密封力，使閥瓣緊壓著閥座，容器內介質無法排出。

當容器內壓力超過規定的工作壓力并達到安全閥的開啟壓力時，介質作用于閥瓣的力大于加載機構加在它上面的力，于是閥瓣離開閥座，安全閥開啟，容器內介質通過閥座排出。

為保證容器不超壓，如果容器的安全泄放量(即容器單位時間內所需排出的介質數量)小于安全閥的排量(即安全閥的閥瓣全部開啟時所具有排出能力)，容器內壓力逐漸下降，很快降回到正常工作壓力，此時介質作用于閥瓣上的力又小于加載機構施加在它上面的力，閥瓣又緊壓閥座，氣體停止排出，壓力容器保持正常的工作壓力繼續工作。

安全閥通過作用在閥瓣上的兩個力的不平衡作用，使其啟閉，以達到自動控制壓力容器超壓的目的。