หลักการทำงานของที่หนีบสายดินอิงจากการผสมผสานระหว่างกฎพื้นฐานของไฟฟ้าและข้อกำหนดด้านความปลอดภัย การสร้างเส้นทางที่มีความต้านทานต่ำและใช้คุณสมบัติการกักเก็บประจุไฟฟ้าของดิน จะช่วยเบี่ยงเบนกระแสที่ผิดปกติและป้องกันความเสี่ยงได้อย่างมีประสิทธิภาพ
หลักการทำงานของที่หนีบสายดินโดยพื้นฐานแล้วคือการสร้างช่องทางปล่อยประจุที่มีความต้านทานต่ำสำหรับกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติ ตรรกะนี้สามารถอธิบายได้ด้วยกฎพื้นฐานสองข้อของไฟฟ้า ข้อแรกคือตัวนำจะเลือกเส้นทางที่มีความต้านทานน้อยที่สุดในการนำกระแสไฟฟ้าเสมอ และข้อที่สองคือดินในฐานะวัตถุศักย์ศูนย์มีความสามารถในการกักเก็บประจุไฟฟ้าได้ไม่จำกัด ในสถานการณ์ปกติ กระแสไฟฟ้าของอุปกรณ์ไฟฟ้าจะก่อตัวเป็นวงปิดผ่านสายไฟร์ไวร์และสายศูนย์ และชิ้นส่วนที่ไม่มีประจุ เช่น เปลือกโลหะ จะรักษาศักย์ไฟฟ้าให้เท่ากับดิน ซึ่งจะไม่เป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ อย่างไรก็ตาม เมื่ออุปกรณ์เกิดการรั่วไหล ไฟฟ้าลัดวงจร หรือถูกฟ้าผ่า ความสมดุลนี้จะถูกทำลาย ส่งผลให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าที่เป็นอันตราย ยกตัวอย่างเช่น กรณีไฟฟ้ารั่ว เมื่อฉนวนภายในของเครื่องใช้ไฟฟ้าเสียหายและสายไฟร์ไวร์สัมผัสกับตัวเรือน ตัวเรือนจะมีศักย์ไฟฟ้าสูงเท่ากับสายไฟร์ไวร์ ในขณะนั้น หากร่างกายมนุษย์สัมผัสกับตัวเรือน กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านร่างกายมนุษย์ลงสู่พื้นดินเพื่อก่อตัวเป็นวงจร ส่งผลให้เกิดอุบัติเหตุไฟฟ้าช็อต การมีอยู่ของที่หนีบสายดินการเปลี่ยนแปลงเส้นทางปัจจุบันที่หนีบสายดินเชื่อมต่อโดยตรงกับตัวเรือนและตัวกราวด์ โดยทั่วไปความต้านทานจะน้อยกว่า 4 โอห์ม ซึ่งต่ำกว่าความต้านทานของร่างกายมนุษย์มาก ตามกฎของโอห์ม กระแสไฟฟ้าจะไหลลงสู่ดินผ่านตัวต้านทานความต้านทานต่ำที่หนีบสายดินโดยลดศักยภาพของกระสุนให้เหลืออยู่ในระยะปลอดภัย จึงป้องกันไม่ให้ร่างกายมนุษย์ถูกไฟฟ้าดูดได้
การปฏิบัติตามหลักการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพที่หนีบสายดินขึ้นอยู่กับการควบคุมอย่างเข้มงวดของความต้านทานกราวด์ ความต้านทานกราวด์หมายถึงความต้านทานระหว่างตัวกราวด์และดิน ซึ่งเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพการคายประจุของกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติโดยตรง ตามข้อกำหนด ความต้านทานกราวด์เพื่อป้องกันกราวด์มักจะไม่เกิน 4 โอห์ม หากความต้านทานกราวด์สูงเกินไป จะทำให้เกิดปัญหาสองประการ ประการแรกคือกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติไม่สามารถคายประจุได้อย่างราบรื่น และตัวเรือนอุปกรณ์อาจมีศักย์ไฟฟ้าสูงเหลืออยู่และสูญเสียประสิทธิภาพในการป้องกัน ประการที่สองคือแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าบนตัวต้านทานกราวด์จะทำให้เกิดพื้นที่กระจายศักย์อันตรายรอบตัวกราวด์ เมื่อร่างกายมนุษย์เดินในบริเวณนั้น ความต่างศักย์ระหว่างเท้าอาจทำให้กระแสไฟฟ้าผ่านร่างกายมนุษย์ได้ ดังนั้นเมื่อติดตั้งที่หนีบสายดินความต้านทานต่อสายดินจะต้องลดลงโดยการเปลี่ยนดิน เพิ่มตัวลดความต้านทาน และเพิ่มจำนวนตัวต่อสายดิน เพื่อให้ที่หนีบสายดินสามารถตอบสนองคุณลักษณะของเส้นทางความต้านทานต่ำได้
นอกจากนี้คุณภาพการเชื่อมต่อของที่หนีบสายดินจะส่งผลต่อการบังคับใช้หลักการด้วย หากการเชื่อมต่อระหว่างที่หนีบสายดินและอุปกรณ์หรือตัวกราวด์หลวมหรือถูกออกซิไดซ์ จะเกิดความต้านทานสัมผัส ส่งผลให้ความต้านทานรวมเพิ่มขึ้น ดังนั้น ชิ้นส่วนเชื่อมต่อจึงจำเป็นต้องเชื่อม จีบ และใช้วิธีการอื่นๆ ที่เชื่อถือได้ รวมถึงการเคลือบสารป้องกันการกัดกร่อน เพื่อให้ค่าการนำไฟฟ้าคงที่เป็นเวลานาน