虛擬現實立體頭盔的原理是將小型二維顯示器所產生的影像藉由光學系統放大。具體而言，小型顯示器所發射的光線經過凸狀透鏡使影像因折射產生類似遠方效果。虛擬現實頭盔并不能單獨使用，或者單獨使用會影響其使用效果，必須配合以下設備才能保證他的使用效果。

1、配合3D虛擬現實真實場景。

2、配合大屏幕立體現實屏幕。

3、和數據反饋手套配合使用。

虛擬現實頭盔的應用

虛擬現實立體頭盔的光學技術設計和制造技術日趨完善，不僅作為個人應用顯示器，它還是緊湊型大屏幕投影系統設計的基礎，可將小型LCD顯示器件的影像透過光學系統做成全像大屏幕。除了在現代先進軍事電子技術中得到普遍應用成為單兵作戰系統的必備裝備外，還拓展到民用電子技術中，虛擬現實電子技術系統首先應用了虛擬現實立體頭盔。

無論是要求在現實世界的視場上同時看到需要的數據，還是要體驗視覺圖像變化時全身心投入的臨場感，模擬訓練、3D游戲、遠程醫療和手術，或者是利用紅外、顯微鏡、電子顯微鏡來擴展人眼的視覺能力，虛擬現實立體頭盔都得到了應用。比如軍事上在車輛、飛機駕駛員以及單兵作戰時的命令傳達、戰場觀察、地形查看、夜視系統顯示、車輛和飛機的炮瞄系統等需要信息顯示的，都可以采用虛擬現實立體頭盔。在CAD/CAM 操作上，HMD使操作者可以遠程查看數據，比如局部數據清單、工程圖紙、產品規格等。波音公司在采用VR技術進行波音777飛機設計時，虛擬現實立體頭盔就得到了應用。