在线式 UPS 的工作过程是：当电网正常供电时，交流电输入变压器，一方面通过充电器给蓄电池充电，另一方面通过整流器转换成直流电后送入逆变器。经逆变器转换为交流电后，通过输出变压器送至负载，最后通过转换开关（K 接 4 点）送至负载。电能的电流流向如下：
由上可知，在线式不间断电源是指在正常供电时，电网在对蓄电池进行充电的同时，对蓄电池进行内部处理和转化，然后再输送给负载的系统；当电网停电或供电异常时，蓄电池向逆变器提供电能，以保证对负载的不间断供电。当电网供电中断或使用蓄电池时，负载供电不会中断。当然，这是在 UPS 内部没有故障的情况下。如果 UPS 内部的任何单元出现故障，控制电路可将转换开关从 K 点切换到 A 点，再切换到 B 点，从而实现旁路输出。这种转换有两个原因：一是有一个转换时间（供电中断），二是此时市电不能中断，否则负载供电将得不到保证。为了确保转换过程不影响负载运行，转换时间应尽可能短。考虑到较大滤波电容器的储能效果，转换时间一般应小于 3ms。目前，功率稍高的 UPS 多采用静态无触点电子开关来缩短转换时间，从而大大缩短了转换时间。