Základný princíp penotvorných činidiel spočíva v ich schopnosti znižovať povrchové napätie kvapaliny pomocou povrchovo aktívnych látok, čím umožňujú plynu vytvárať stabilné bubliny v kvapalnom médiu. Molekuly povrchovo aktívnych látok majú dvojakú povahu-, že sú na jednom konci hydrofilné a na druhom lipofilné. Keď sa plyn zavádza do kvapaliny (napríklad miešaním alebo vstrekovaním vzduchu), tieto molekuly povrchovo aktívnej látky sa adsorbujú na rozhraní bublín plyn-kvapalina. Táto adsorpcia znižuje povrchové napätie bublín, uľahčuje ich tvorbu a zabraňuje ich predčasnému prasknutiu. Tento mechanizmus tvorí základ pôsobenia penotvorného činidla a predstavuje jeho primárnu funkčnú úlohu. Pomocné zložky a zahusťovadlá začlenené do penotvorných formulácií slúžia na ďalšie zvýšenie stability peny. Látky, ako sú proteíny, polysacharidy alebo xantáty, zvyšujú viskozitu kvapalného média, čím bránia koalescencii a následnému prasknutiu bublín v ňom suspendovaných. Súčasne tieto látky vytvárajú cez povrch bublín tenký film, ktorý pôsobí ako bariéra pre únik plynu; tento mechanizmus predlžuje životnosť peny a zaisťuje, že pena zostane jemná-štruktúrovaná a odolná. Tento princíp má osobitný význam pri príprave potravinárskych výrobkov, kozmetiky a čistiacich prostriedkov.
Špecifické vlastnosti peny sú tiež úzko spojené so stabilitou rozhrania plyn-kvapalina. Presným nastavením parametrov, ako je koncentrácia povrchovo aktívnej látky, viskozita kvapaliny a pomer pomocných zložiek, penotvorné látky umožňujú kontrolovať vlastnosti peny-vrátane veľkosti bublín, hustoty a trvanlivosti. Týmto spôsobom penotvorné činidlá slúžia nielen na zlepšenie vizuálnej príťažlivosti a hmatových vlastností produktu, ale tiež zabezpečujú funkčnú účinnosť a štrukturálnu stabilitu v rôznych priemyselných a potravinárskych-aplikáciách.
