橡膠密煉機工作時，兩轉子相對回轉，將來自加料口的物料夾住帶入輥縫受到轉子的擠壓和剪切，穿過輥縫后碰到下頂拴尖棱被分成兩部分，分別沿前后室壁與轉子之間縫隙再回到輥隙上方。在繞轉子流動的一周中，物料處處受到剪切和摩擦作用，使膠料的溫度急劇上升，粘度降低，增加了橡膠在配合劑表面的濕潤性，使橡膠與配合劑表面充分接觸。
配合劑團塊隨膠料一起通過轉子與轉子間隙、轉子與上、下頂拴、密煉室內壁的間隙，受到剪切而破碎，被拉伸變形的橡膠包圍，穩定在破碎狀態。同時，轉子上的凸棱使膠料沿轉子的軸向運動，起到攪拌混合作用，使配合劑在膠料中混合均勻。配合劑如此反復剪切破碎，膠料反復產生變形和恢復變形，轉子凸棱的不斷攪拌，使配合劑在膠料中分散均勻，并達到一定的分散度。由于密煉機混煉時膠料受到的剪切作用比開煉機大得多，煉膠溫度高，使得密煉機煉膠的效率大大高于開煉機。