Ultradrobny młynek działa w oparciu o szereg zasad mechanicznych i fizycznych. W pierwszej kolejności do komory mielenia maszyny wprowadzany jest materiał przeznaczony do rozdrabniania. Wewnątrz komory znajdują się szybko obracające się części, takie jak tarcze czy walce szlifierskie. Elementy te wirują z bardzo dużą prędkością, wytwarzając silną siłę odśrodkową.
Gdy materiał wchodzi w obszar szlifowania, duża prędkość obrotowa powoduje, że materiał jest uderzany, ścinany i szlifowany. Siła wywierana na materiał rozbija go na mniejsze cząstki. Konstrukcja komory mielącej i interakcja pomiędzy elementami mielącymi zapewniają ciągłą obróbkę i udoskonalanie materiału, aż do uzyskania pożądanej ultradrobnej wielkości cząstek.
Ponadto ultradrobny młyn może również wykorzystywać przepływ powietrza lub gazu do wspomagania procesu mielenia. Powietrze może pomóc w przenoszeniu materiału w komorze, zapewniając lepszy kontakt pomiędzy materiałem a elementami mielącymi. Pomaga także w transporcie sproszkowanych cząstek z komory mielenia, zapobiegając nadmiernemu rozdrobnieniu i zapewniając równomierny rozkład wielkości cząstek.
Ogólnie rzecz biorąc, połączenie dużej prędkości obrotowej, sił mechanicznych i – w niektórych przypadkach – przepływu powietrza lub gazu umożliwia ultradrobnemu rozdrabniaczowi skuteczne rozbijanie materiałów na niezwykle drobne cząstki, spełniając wymagania różnych gałęzi przemysłu dotyczące materiałów drobnoziarnistych .