防霧劑的作用機理基本上是基于多元醇型非離子表面層活性的特殊分子結構。一部分包括親水基團，另一部分包括親脂性基團。親水基團吸附空氣體中的水分子，降低表面張力。那么水分子與透明物體表層的接觸角就會減小，從而在透明物體表層形成微小水滴之前，水分子就會潤濕擴散在透明物體表層，形成超薄透明水膜。

常用的多元醇非離子表面活性劑包括甘油酯、聚甘油酯、脫水山梨醇酯、乙氧基化衍生物、乙氧基化壬基酚、乙氧基化醇等。

因為防霧劑的關鍵成分是表面活性劑，而表面活性劑的分子結構是兩親的:一端是親水基團，另一端是疏水基團。親水基團可以吸附水分子形成水膜，表現出良好的防霧效果；疏水基團會影響水膜流動性，帶動表面活性劑一起流失，使防霧劑的防霧效果迅速相應流失，大大減少防霧劑的防霧時間。另一方面，表面活性劑對水也很敏感(易溶于水)。涂有防霧劑的透明物體表面層用水沖洗時，表面層的防霧劑涂層——表面活性劑會迅速溶于水，被流動的水帶走，其防霧功能也相應喪失。而且防霧劑涂在透明物體的表層，由于疏水基團的干擾，不會形成連續的薄膜，只是吸附在物體的表層，沒有形成牢固的附著力。當用布擦去防霧劑時，防霧功能就喪失了。因此，水洗和擦拭是防霧劑的克星。