上环是一种常见的长效避孕方式，在全球范围内被广泛使用。“环”一般指宫内节育器，它被放置在女性子宫腔内，通过多种机制达到避孕的目的。其原理主要基于对精子和卵子的活动以及受精卵着床过程的干预。当宫内节育器被放置在子宫内后，它会在子宫这个特定的环境中发挥一系列的生理效应，从而阻止受孕的发生。
宫内节育器在子宫内属于异物，会引起子宫的一种自然反应。子宫会将其视为外来物体，进而产生一系列的免疫反应。这种免疫反应会导致子宫内膜出现无菌性炎症。在炎症状态下，子宫内膜会分泌出一些物质，这些物质会对精子产生毒性作用。精子在这样的环境中，其活力会受到严重影响，游动能力下降，甚至可能直接死亡。而且，炎症还会改变子宫内的生理环境，使得子宫和输卵管的蠕动变得异常，这就干扰了受精卵的正常运输和着床过程。例如，受精卵可能无法顺利地在子宫内膜上着床，从而无法继续发育成胚胎，最终达到避孕的效果。
很多宫内节育器是含铜的，铜离子在避孕过程中起着关键作用。铜离子可以改变宫颈黏液的性状，使其变得更加黏稠。这样一来，精子在穿过宫颈黏液时就会遇到更大的阻力，难以顺利通过宫颈进入子宫。此外，铜离子还能对精子的代谢产生影响，抑制精子的呼吸和能量代谢，使精子无法获得足够的能量来维持其正常的活动。同时，铜离子对受精卵也有一定的毒性作用，能够影响受精卵的发育和着床。当受精卵在含铜离子的子宫环境中时，其细胞的正常分裂和生长会受到干扰，无法正常发育成胚胎，从而有效地避免了怀孕的发生。
部分宫内节育器会释放孕激素。孕激素可以使子宫内膜腺体萎缩，间质蜕膜化。这种变化会导致子宫内膜变薄，不利于受精卵的着床。而且，孕激素还会影响输卵管的蠕动，使受精卵在输卵管内的运行速度发生改变。如果受精卵不能按时到达子宫，或者到达子宫时子宫内膜的状态不适合着床，那么受精卵就无法成功着床。另外，孕激素还会使宫颈黏液变得更加稠厚，形成一道屏障，阻止精子进入子宫。这就从多个方面对受孕过程进行了干预，大大降低了怀孕的几率。
宫内节育器会持续地对子宫内膜产生局部压迫作用。这种压迫会使子宫内膜的血液循环受到影响，导致局部缺血。在缺血的情况下，子宫内膜的营养供应不足，其正常的生理功能也会受到影响。子宫内膜的生长和修复会受到抑制，无法为受精卵提供良好的着床环境。而且，局部压迫还会引起子宫内膜细胞的损伤和凋亡，进一步破坏了子宫内膜的完整性。受精卵在这样受损的子宫内膜上难以找到合适的着床位置，即使着床也可能因为营养和环境的问题而无法继续发育，从而实现避孕的目的。
上环的原理是多方面的，通过机械性刺激、释放铜离子和孕激素以及对子宫内膜的局部作用等多种方式，共同作用来达到避孕的效果。不同类型的宫内节育器可能会侧重于某一种或几种避孕机制，但总体上都是为了有效地阻止受孕的发生。