双螺杆挤出机的结构虽然和单螺杆挤出机很相似，但在工作原理上，它们之间存在着很大的差异。在单螺杆挤出机中，物料前移的动力主要依赖于物料与机筒和螺杆间摩擦系数的差值。假如物料与机筒内壁的摩擦系数太小，则螺杆转动时，物料将抱住螺杆一起转动，使螺纹不能发挥其推进的作用，物料不能向前输送。但双螺杆挤出机中则不同，两根螺杆相互啮合。啮合处，一根螺杆的螺纹插入另一根螺杆的螺槽中，使连续的螺槽被分为相互隔离的C形小室。螺杆旋转时，随着啮合部分的轴向移动，C形小室也沿着轴向移动，螺杆每转一圈，C形小室就前移一个导程的距离，C形小室中的物料，由于受啮合螺纹的推力，使物料抱住螺杆旋转的趋势受到阻碍，并被螺纹推向前移。输送过程中不会产生倒流或滞流，因此具有最大的强制输送性。
 

由于双螺杆挤出机具有使物料在双螺杆中停留的时间短而且均匀，不易产生局部降解变质的特性，这对加工物料停留时间长就会受热分解、固化或凝聚的热敏性塑料，如PVC物料的着色、混合、制品生产方面具有独特的优势。

由于双螺杆挤出机优异的混合、塑化的特点，主要用于聚合物的改性、如共混、填料、增强挤出等操作，也可直接挤出板材、管材、异型材等制品。

 双螺杆挤出机具有应用范围广泛，可适用于多种物料的加工，可实现高产量、高质量、高效率等特性，尽管它结构比较复杂，但它仍然得到了普遍的重视和迅速的发展。

近年来随着合成材料、精细化工等新领域、新产品、新技术的发展，所要处理的特种或特别状态的聚合物日益增多，使双螺杆挤出机的应用也越来越广泛。目前，世界上双螺杆挤出机的趋势是向高扭矩、高转速、低能耗方向发展。