Kalbe dönen oksijenden fakir kan sağ atrium içine yerleştirilmiş kanüllerle bir oksijenatöre gider. Oksijen mikrokabarcıklar halinde venöz rezervuara sevkedilir ve kan ile oksijen mikrokabarcakları arasındaki yüzeylerde gaz değişimi olur. Sonra kan köpüksüz bir bölümden geçer ve arteriel rezervuarda toplanır.

By-pass süresince pıhtılaşmayı önlemek için kalbin kanülasyonundan önce heparin (3000 Ü/kg) verilir. Kan artifisiel yüzeylerle temas ettiği süre boyunca pıhtılaşmanın inhibe edildiğinden emin olmak için aktive edilmiş pıhtılaşma zamanı başlangıçta ve by-pass esnasında belirli intervallarle ölçülür. Dekanülasyonu takiben protamin sülfat verilerek heparin etkisi nötralize edilir.

By-pass öncesinde oksijenatör ve bağlayıcı tüplere priming volüm adı altında dengelenmiş tuzlu solüsyon eklenerek eritrositler by-pass esnasında karışık venöz hematokrit %25 (%18-35) olacak şekilde dilue edilir. Bu şartlar altında oksijen taşıma kapasitelerinde belirgin bir azalma görülmez. Özellikle hipotermi uygulandığında, mikrosirkülasyondaki eritrositlerin azalmasından dolayı bu derecede bir hemodilusyon yararlı olarak gözükür.

Bubble oksijenatör sistemi, kanı ısıtıp soğutmak suretiyle vücut ısınını kontrol eden, ısı değiştirici denilen bir aletle donatılmıştır. Genel metabolik depresyonu sağlayabilmek için by-pass esnasında vücut ısısı 28-32°C arasında tutulur. Gerekli düzeltmeyi yapabilmek için perfüzyona kısa bir süre ara vermede bu amniyetli bir adımdır. Düzeltme işleminin 10-20 dk. gibi kısa bir sürede tamamlanabileceğinin tahmin edildiği durumlarda standart oksijenatörler kullanılarak 10-15 °C soğutulmak suretiyle total sirkülatuar arrest sağlanır.

Roller pompa kullanılarak çıkan aortaya veya daha seyrek olarak femoral artere yerleştirilen bir kanül aracılığıyla oksijenlendirilmiş kan hastaya geri gönderilir. Roller pompa aortadan daha az olarak 10-20 mm.Hg.lik bir nabız basıncı oluşturur. Sonuçta nonpulsatil kan akımının pompanın normal çalışma süresi içinde zararlı bir etkisi yoktur.

Akım hızı istirahatte vücudun metabolik gereksinmelerine yetecek şekilde, 40-60 ml/kg olarak tutulur. By-pass esnasında metabolik asidoz nadiren görülür. Ortalama arteriel basınç 40-90 mm.Hg olacak şekilde sağlanır. Oksijen şevki, arteriel parsiyel oksijen basıncı 100-200 mm.Hg. arasında korunacak şekilde ayarlanır, böylece arteriel ve venöz kan oksijen satürasyonlan, %99-100 ve %70-75 olarak tahmin edilir. Venöz PO2 oksijen ekstraksiyonunu gösterecek şekilde 35-45 mm.Hg. arasında kalır.

Oksijen ve karbondioksit alışverişi akciğerin alveoler endotheliumu ile bazal membranından karşılıklı diffusyon ile olur. Bu durum oksijenasyon işinin kan ile oksijen mikrokabarcıklarının direkt teması ile sağlandığı Bubble oksijenatörlerle çelişkilidir. Bu çelişki sonucu bubble oksijenatörlerin kullanıldığı perfüzyonlarda yukarda söz edilen direkt temas nedeniyle, uzamış pompa uygulamalarında, şekilli elemanların ve plazma proteinlerin hasarı ile hemoliz ve pıhtılaşma yetersizlikleri oluşur. Kan elemanlarının bu hasarını en aza indirmek amacıyla membran oksijenatörleri geliştirilmiştir. Bu tip oksijenatörlerde kan ve gaz ince sentetik bir membran ile birbirinden ayrılmıştır. Membran oksijenatörler buble oksijenatörlerden çok daha pahalı ve kullanımları komplikedir. Bubble oksijenatörlerin ise basitliği, emniyeti ve düşük maliyeti nedeniyle günümüzde birçok klinik durumda halen kullanılmasına devam edilmektedir.