El fundamento de este método estriba en el calentamiento del aire y la transferencia de la energía calórica al instrumental que se pretende esterilizar, lográndose la muerte de los microorganismos por coagulación o deshidratación de las proteínas, con la consabida pérdida de las funciones vitales.
El calor seco, al tener menor capacidad de penetración y de transferencia del calor que el calor húmedo, requiere temperaturas más elevadas y un periodo más prolongado de calentamiento y mantenimiento para conseguir la esterilización. La principal ventaja de este tipo de esterilización es que el instrumental de acero no se corroe con el carbono al contrario de lo que ocurre con la esterilización con vapor.
Los esterilizadores por calor seco pueden ser de dos tipos: de aire estático o de circulación forzada del aire. En los primeros el aire caliente generado por una resistencia va subiendo por convección natural al interior de la cámara. La esterilización ocurre después de 2 horas a 160ºC o 1 hora a 170ºC. El tiempo de calentamiento (hasta que se alcanzan los 160ºC o 170ºC) varía de acuerdo con la calidad y cantidad de la carga.
En los de aire forzado el aire calentado es impulsado y circula a gran velocidad por la cámara, esto permite la rápida transferencia del calor al instrumental, de modo que se reduce el tiempo necesario para conseguir la esterilización. Cuando la temperatura alcanza los 190ºC comienza el tiempo de mantenimiento, que oscila entre 12 minutos para el instrumental envuelto y 6 minutos para los elementos que no están empaquetados.
Los esterilizadores de perlas aplican al instrumental calor seco. Se trata de un calentador eléctrico que hace que unas perlas alcancen temperaturas cercanas a los 220ºC. Este método presenta los inconvenientes de que la temperatura no es homogénea y de que no es posible realizar un control biológico del proceso de esterilización. Para que sea eficaz el tiempo de esterilización tiene que ser mayor de 60 segundos.