虹吸式屋顶雨水系统的工作原理是依靠特殊的雨水斗设计实现汽水分离，从而使雨水立管中保持满流状态。当立管中的水达到一定容量时，虹吸作用产生，整个系统能快速排除屋顶上的雨水。虹吸式排水系统在降雨初期，屋面雨水高度未超过雨水斗高度时，工作状况与重力排水系统相同。随着降雨的持续，当屋面雨水高度超过雨水斗高度时，系统利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的势能，在雨水连续流经过雨水悬吊管转入雨水立管跌落时形成虹吸作用，并在该处管道内呈最大负压。屋面雨水在管道内负压的抽吸作用下以较高的流速被排至室外。虹吸式屋面雨水排放系统排水管道均按满流有压状态设计，因此虹吸排水系统中雨水悬吊管可做到无坡度敷设。虹吸排水系统中排水管泄流量要远大于重力排水系统中同一管径排水管的泄流量，也即排除同样的雨水流量，采用虹吸排水系统的排水管管径要小于采用重力排水系统的排水管管径。虹吸排水系统实质是一种多斗压力流雨水排水系统。埋地管相对重力式排水系统要明显减少。

虹吸式屋面雨水排放系统一般由虹吸式雨水斗、无坡度悬吊管、立管和雨水出户管（排出管）组成。形成虹吸式屋面雨水排放的前提条件是：必须具备拥有良好气水分离装置雨水斗。在设计降雨强度下，雨水斗不掺入空气，降雨过程中利用雨水斗与出户管之间的高差所形成的压差，经屋面内排水系统，从户外排出管排出。在这一过程中，排水管道中是全充满的满管压力流状态，屋面雨水的排放过程是一个在虹吸作用的结果。虹吸式雨水排放系统管内压力和水的流动状态是不断变化的过程。降雨初期，雨量一般较小，悬吊管内是一有自由液面的波浪流。根据雨量大小的不同，部分情况下初期无法形成虹吸作用，是以重力流为主的流态。随着降雨量的增加，管内逐渐呈现脉动流，拔拉流，进而出现满管气泡流和满管汽水混合流，直至出现水的单向流状态。降雨末期，雨水量减少，雨水斗淹没泄流的斗前水位降低到某一特定值（根据不同的雨水斗产品设计而不同），雨水斗逐渐开始有空气掺入，排水管内的虹吸作用被破坏，排水系统又从虹吸流状态转变为重力流状态。

虹吸式屋面雨水排放系统的技术条件包括水的持续流动性、气水混合流的存在、系统的一体性和密封性以及屋面水位。水的持续流动性是维持虹吸作用的关键。气水混合流的存在不影响虹吸作用的形成，也不影响系统的排水能力。系统的一体性和密封性是保证虹吸排水的产生和持续作用的关键。屋面水位必须严格控制及限定在某一高度，否则屋面上累积的雨水会对屋面形成极大的未能预见的荷载，可能导致屋面结构的变形或者破坏，甚至出现渗漏。

屋面排水技术的发展包括重力流技术和压力流（虹吸）技术。重力流技术在国内目前仍被广泛采用，但其越来越难以满足对于复杂结构或大面积屋面对排水的要求。压力流（虹吸）技术应运而生，采用下沉式雨水斗，斗前水深较深；计算流态为一相流，不考虑渗气因素。悬吊管为水平安装，管道结点即合流交汇点进行压力平衡计算，但水头损失计算以沿程水头损失为主。整个系统统只对雨水斗有较高要求。