双螺杆的混合作用是通过同时旋转的两根螺杆在啮合区内的物料存在速度差，以及改变料流方向等两方面的作用而实现的。
(1）速度差 对于反向旋转的双螺杆，在啮合点处一根螺杆的螺棱与另一根螺杆的螺槽的速度方向相同，但存在速度差，所以啮合区内的物料受到螺棱与螺槽间的剪切，而使物料得到混合与混炼。对于同向旋转的双螺杆，因一根螺杆的螺棱与另一根螺杆的螺槽在啮合点速度方向相反，其相对速度就比反向旋转的要大，物料在啮合区受到的剪切力也大，故其混炼效果比反向旋转双螺杆好。
(2）改变料流方向 双螺杆挤出机两根螺杆的旋转运动会使物料的流动方向改变。对于同向旋转的双螺杆，因在啮合方向速度相反，一根螺杆的运动将物料拉入啮合间隙，而另一根螺杆却将物料带出，这使部分物料呈"8"字形运动，即改变了料流方向，促进物料的混合与均化。对于反向旋转的双螺杆，当部分料流经过啮合区后，部分物料包覆高速辊，即原螺槽中的物料转移到了螺棱方面，因而料流方向也有所改变。但对于封闭型双螺杆，在C形小室中的物料得不到混合。因此，通常开放型双螺杆的混合混炼效果要好些，但是挤出流率和机头压力会有部分损失。另外，为强化混炼效果，有些双螺杆上设置了多种混合剪切元件，以使物料获得纵、横向的多种剪切混合。