En popcornmaskin fungerar genom att tillämpa värme på popcornkärnor. De flesta popcornmaskiner arbetar med principen för konvektion, det vill säga, de cirkulerar varm luft runt kärnan vilket gör att vattenmolekylerna inuti börjar röra på sig snabbare. Detta skapar ånga inuti kärnan och trycket byggs upp. När kärnan når en inre temperatur av omkring 180 grader Celsius sprängs den i en häftig explosion av stärkelse och fibrer, vilket vi känner igen som popcorn.
Konstruktionen av popcornmaskinen är också av stor betydelse. Överhettning kan orsaka brända popcorn och brandrisk, vilket gör att de flesta maskinerna har en termostat för att reglera temperaturen. Även en fläkt är vanligt för att sprida värmen jämnt och hjälpa till att knuffa de nybildade popcornen ut ur kammaren och in i en skål eller påse. Många kommersiella popcornmaskiner har dessutom en kärnförvaring och inbyggd oljeskopa för att enkelt kunna mäta upp exakt mängd av både kärnor och olja.
När det gäller materialval är många popcornmaskiner gjorda av metall, främst aluminium eller rostfritt stål, för att lättare sprida värmenergin. Kammarens väggar och golv bör vara non-stick för att förhindra att popcorn fastnar och bränns. Slutligen kan det finnas en elektrisk spole eller ett värmeelement som värmer upp luften som cirkulerar runt kärnan.
