自恢复保险丝是由经过特殊处理的聚合树脂（Polymer）及分布在里面的导电粒子（Carbon Black）组成。在正常操作下聚合树脂紧密地将导电粒子束缚在结晶状的结构外，构成链状导电电通路，此时的自恢复保险丝为低阻状态（a），线路上流经保险丝的电流所产生的热能小，不会改变晶体结构。当线路发生短路或过载时，流经险丝的大电流产生的热量使聚合树脂融化，体积迅速增长，形成高阻状态（b），工作电流迅速减小，从而对电路进行限制和保护。当故障排除后，保险丝重新冷却结晶，体积收缩，导电粒子重新形成导电通路，自恢复保险丝恢复为低阻状态，从而完成对电路的保护，无须人工更换。
说完了工作原理，现在来说说另外一个原理——动作原理。
自恢复保险丝的动作原理是一种能量的动态平衡，流过相应元件的电流由于自恢复保险丝系列的关系产生热量，产生的热全部或部分散发到环境中，而没有散发出去的热便会提高元件的温度。正常工作时的温度较低，产生的热和散发的热达到平衡。自恢复系列元件处于低阻状态，不动作，当流过元件的电流增加或环境温度升高，但如果达到产生的热和散发的热的平衡时，该系列仍不动作。当电流或环境温度再提高时，会达到较高的温度。若此时电流或环境温度继续再增加，产生的热量会大于散发出去的热量，使得自恢复保险丝系列元件温度骤增，在此阶段，很小的温度变化会造成阻值的大幅提高，这时元件处于高阻保护状态，阻抗的增加限制了电流，电流在很短时间内急剧下降，从而保护电路设备免受损坏，只要施加的电压所产生的热量足够元件散发出的热量，处于变化状态下的自恢复保险丝系列元件便可以一直处于动作状态（高阻）。当施加的电压消失时，便可以自动恢复了。
