所谓在线式是指不管市电及电压是否正常，负载所用的交流电压都要经过逆变电路，即逆变电路始终处于工作状态，在线式UPS一般为双变换结构。所谓双变换是指UPS电源正常工作时，电能经过了AC/DC、DC/AC两次变换后再供给负载。
当然为了提高系统的可靠性，在线式双变换UPS一般增加了自动旁路电路。小功率UPS采用继电器转换便能满足要求，而大功率一般为采用晶闸管(SCR)方式的静态开关，在过载或双变换电路部分故障时负载由旁路供电，这是非正常工作状态，这种情况出现的概率比电网不正常概率要小得多。功率较大的UPS在此基础上还增加了手动旁路(维修开关)，用于维修时保证负载继续运行。
双变换在线式UPS电源
1、电路各环节功能。当前，绝大多数在线式UPS都采用双变换电路结构。
1)变换器1:该变换器为AC/DC单向变换。当市电存在时，它完成对蓄电池的充电，并通过变换器2向负载供电。该变换器多为不可控整流或可控整流电路。
2)变换器2:该变换器为DC/AC单向逆变。当市电存在时，它由变换器1获得直流电能后再转换为交流后输出至负载，并保证向负载提供高质量的交流电源;当市电中断时，由蓄电池通过变换器2向负载供电。
3)旁路开关:平时处在断开状态，当变换电路发生故障、负载有冲击性(例如启动负载时)或发生过载故障时，变换器停止输出，旁路开关接通，由电网直接向负载供电，旁路开关多为智能型的功率容量很强的无触点开关。
2、在线式UPS的工作原理，当在线式UPS在电网供电正常时，电网输入的电压一路经过噪声滤波器去除电网中的高频干扰，以得到纯净的交流电，然后分别进入充电器对蓄电池充电，另路进入整流器进行整流和滤波，并将交流电转换为平滑直流电供给逆变器，而逆变器又将直流电转换成220V/380V，50Hz-60Hz的交流电供负载使用当发生市电中断时，交流电的输入已被切断，整流器不再工作，此时若电池放电把能量输送到逆变器，再由逆变器把直流电变成交流电，供负载使用，因此，対负载来说，尽管市电已不复存在，但此时负载并未因市电中断面停运，仍可以正常运行。
目前，在线式UPS使用得较为普遍。无论市电正常与否，在线式UPS的逆变器始终处于工作状态。逆变器具有稳压和调压作用，因此在线式UPS能对电网供电起到“将净化”作用，同时具有过载保护功能和较强的抗干扰能力，供电质量稳定可靠，但其价格较贵。在线式UPS从根本上完全消除了来自市电的任何电压波动和干扰对负载工作的影响，真正实现了对负载的无干找、稳压、稳频供电。在线式UFS输出的正弦波的波形失真系数小。目前，一般市售产品的波形失真系数均在3％以内。
当市电供电中断时，UPS的输出不需要一个开关转換时间，因此其负载电能的供应是平滑稳定的。在线式UPS能实现对负载的真正的不间断供电，因此从市电供电到市电中断的过程中，UPS对负载供电的转换时间为零。
由于在线式UPS工作过程是:在对蓄电池充电的同时，电能需经两次变换再向负载供电，而在市电中断时再由逆变器将蓄电池的电能逆变成交流电能，因此其电能的转化过程中有20％左右的电能损失。而且该过程所产生的热能又影响蓄电池的寿命和电路的可常性。