L'ugello di de Laval viene utilizzato (con alcune varianti) in tutte le situazioni in cui si deve avere una transizione da regimi subsonici a supersonici e viceversa (per esempio negli ugelli dei motori a razzo) minimizzando le perdite di energia.

Per capire come funziona dobbiamo considerare che l'equazione di conservazione della massa, scritta per un flusso stazionario in un condotto a sezione variabile può assumere la forma:

se "ρ" ed "u" sono rispettivamente la densità e la velocità media sulla sezione di area "A" nel punto di coordinata "x" lungo l'asse del condotto. Questa relazione ci dice che per una variazione di sezione "dA" la corrispondente variazione di velocità può essere positiva o negativa a seconda di come si comporta la variazione di densità "dρ".Per questo tipo di problemi si possono ricavare le seguenti relazioni:

dove "M" è il numero di Mach definito M = u/a con "a" la velocità del suono (locale nel fluido. Da queste relazioni si evince che se il numero di Mach è minore di 1 (flusso subsonico) per accelerare il flusso (du/u > 0) bisogna restringere la sezione del condotto (dA/A < 0), ossia avere un condotto convergente. Se però il flusso è supersonico (M > 1) per accelerare un flusso bisogna allargare la sezione del condotto (dA/A > 0) e quindi avere un condotto divergente. Se quindi abbiamo un flusso inizialmente subsonico che deve essere accelerato fino a velocità supersoniche bisogna che il condotto sia prima convergente per accelerare il flusso nel regime M < 1 e quindi divergente per proseguire l'accelerazione nel regime supersonico.

Il punto di flusso sonico (M = 1) deve trovarsi nella sezione di gola del condotto dove l'area è costante (dA = 0). Il motivo di questo comportamento opposto nei due regimi è dovuto alla diversa rilevanza che assumono le variazioni di densità a seconda del valore del numero di Mach.