半规管的主要功能为感知头部空间运动的角加速度，其发挥功能是因为前庭系统或者前庭感受器的存在，前庭感受器主要包括3对半规管和2对耳石器(即球囊和椭圆囊），感受阈为1°/s2～3°/s2。

作用机理是半规管内充满内淋巴，当头部承受角加速度作用时，淋巴会因惯性发生反旋转方向的流动，因而推动嵴帽顺着内淋巴流动的方向倾倒，直接牵引埋于嵴帽内的感觉纤毛弯曲，刺激感觉细胞，后者再把这种物理刺激通过介质的释放转变为化学刺激，经过突触传递给前庭中枢，引起综合反应，维持身体平衡。

人体三对半规管所在的平面互相垂直，因此可以感受空间任何方向的角加速度运动。当人体直立并绕身体纵轴旋转时，水平半规管受到的刺激最大。

当头部以冠状轴为轴心进行旋转时，上半规管和后半规管受到的刺激最大。旋转开始时，半规管中的内淋巴因惯性作用，其启动将晚于人体和半规管本身的运动。

当人体直立并绕身体纵轴向左旋转时，左侧水平半规管中的内淋巴将向壶腹方向流动，使左侧毛细胞兴奋而产生较多的神经冲动；而此时右侧水平半规管中的内淋巴的流动方向则是离开壶腹，故右侧毛细胞产生的传入冲动减少。

当旋转进行到匀速状态时，两侧壶腹中的毛细胞都处于不受刺激的状态，中枢获得的信息与不进行旋转时是相同的。当旋转突然停止时，由于内淋巴的惯性作用，两侧壶腹中毛细胞纤毛的弯曲方向和冲动发放情况正好与旋转开始时相反。其他两对半规管也接受与它们所处平面方向相一致的旋转变速运动的刺激。