贝朗神经丛刺激器的工作原理基于电生理学中的“刺激-反应”机制，即通过外源性电刺激激活外周神经轴突，引发动作电位沿神经传导，最终导致支配肌肉的收缩或患者感知异常。具体而言，设备内部电路产生恒流、恒频、方波脉冲电流，经由绝缘穿刺针（作为阳极）传递至组织，而贴附于皮肤的回路电极（阴极）构成闭合回路。当穿刺针尖端接近目标神经（通常在1–2 cm范围内）时，较低强度的电流（通常0.1–1.0 mA）即可有效去极化神经膜，触发下游效应。

该过程依赖于电流强度与神经距离的反比关系：随着穿刺针逐渐靠近神经，所需刺激阈值电流显著下降。临床操作中，麻醉医师通过逐步降低输出电流（例如从1.0 mA降至0.3 mA），同时观察目标肌肉是否仍能产生明确收缩（如股四头肌抽动提示股神经定位成功），以此判断针尖与神经的相对位置。理想状态下，当电流降至0.2–0.5 mA仍能引出可靠运动反应时，可认为针尖已处于最佳注药位置，此时注射局部麻醉药可实现高效、局限的神经阻滞。

从生物物理学角度看，刺激效果受多种因素影响，包括神经直径（运动神经纤维较粗，更易被激活）、髓鞘完整性、组织阻抗及电流脉宽（通常设定为0.1 ms）。贝朗设备采用恒流输出模式，确保即使在组织阻抗变化时仍能维持稳定刺激强度，避免因电压波动导致定位误差。此外，部分高端型号（如Stimuplex Digistim）引入数字反馈系统，可实时显示实际输出电流值，进一步提升操作精确度。