Kao ključna komponenta u energetskim sistemima, uljni-transformatori obavljaju funkcije kao što su konverzija napona, konverzija struje i konverzija impedanse. Njihov princip rada zasniva se na zakonu elektromagnetne indukcije, čime se postiže efikasan prenos i konverzija električne energije kroz niz fizičkih procesa.
Transformator{0}}uronjen u ulje prvenstveno se sastoji od gvozdenog jezgra, namotaja i izolacionog ulja. Gvozdeno jezgro je obično napravljeno od laminiranog silikonskog čeličnog lima sa visokom magnetskom propusnošću. Njegova funkcija je da obezbijedi put niske-reluktancije za naizmjenično magnetno polje, smanjujući histerezu i gubitke na vrtložne struje. Namotaji su podijeljeni na visoko-i niskonaponske-namote, svaki je namotan oko željeznog jezgra i napravljen od dobro-izolovane žice. Izolaciono ulje ne samo da obezbeđuje izolaciju, već i raspršuje toplotu stvorenu tokom rada transformatora prenoseći je na zidove rezervoara za ulje konvekcijom.
Kada naizmjenična struja teče u primarni namotaj transformatora (visokonaponska ili niskonaponska-strana), naizmjenična struja u žici stvara naizmjenično magnetsko polje u željeznoj jezgri. Prema Faradejevom zakonu elektromagnetne indukcije, ovo promjenjivo magnetsko polje inducira elektromotornu silu u susjednom sekundarnom namotu. Konkretno, ako je broj zavoja u primarnom namotu N₁, broj zavoja u sekundarnom namotu je N₂, primarni napon je U₁, a sekundarni napon je U₂, tada odnos transformacije napona transformatora zadovoljava jednačinu U₁/U₂=N₁/N. Kada je N₁ > N₂, transformator je postupni- transformator; inače, to je transformator-naviše. Struja je obrnuto proporcionalna broju zavoja, odnosno I₁/I₂=N₂/N₁, osiguravajući skoro ravnotežu između ulazne i izlazne snage (zanemarujući gubitke).
Izolaciono ulje ima višestruku ulogu u radu transformatora. Prvo, popunjava praznine između namotaja i jezgre, poboljšavajući električnu izolaciju. Drugo, zbog svog visokog toplotnog kapaciteta, ulje prenosi toplotu koju stvaraju jezgra i namotaji do hladnjaka kroz prirodnu konvekciju ili prisilnu cirkulaciju, održavajući temperaturu opreme u sigurnom opsegu. Štaviše, struktura-uronjena u ulje efikasno izoluje vazduh, usporavajući starenje izolacionog materijala.
Uljni-transformatori postižu fleksibilnu konverziju napona putem elektromagnetne indukcije. Njihova efikasnost i pouzdanost zavise od dizajna magnetnog kola jezgra, omjera namotaja i odvođenja topline i izolacijskih svojstava izolacijskog ulja. Ovaj princip čini transformatore nezamjenjivom osnovnom komponentom modernih energetskih mreža, podržavajući stabilan prijenos električne energije od proizvodnje do potrošnje.