封閉式UV消毒器屬承壓型，用金屬筒體和帶石英套管的紫外線燈把被消毒的水封閉起來。筒體常用不銹鋼或鋁合金制造，內壁多作拋光處理以提高對紫外線的反射能力和增強輻射強度，還可根據處理水量的大小調整紫外燈的數量。有的消毒器在筒體內壁加裝了螺旋形葉片以改變水流的運動狀態而避免出現死水和管道堵塞，所產生的紊流以及葉片鋒利的邊緣會打碎懸浮固體，使附著的微生物暴露于紫外線的輻射中，提高了消毒效率。
封閉式也劃分為敞開式和浸沒式。敞開式消毒器適用于中、大水量處理，多用于污水處理廠。封閉式消毒器一般適用于中、小水量處理或有必要施加壓力且消毒器不能在明渠中使用的情況。各種系統中外罩密封石英套管的紫外線燈管都可以與水流方向垂直或平行布置。平行系統水力損失小、水流形式均勻，而垂直系統則可以使水流紊動，提高消毒效率。
在敞開式UV消毒器中被消毒的水在重力作用下流經UV消毒器并滅活水中的微生物。敞開式系統又可分為浸沒式和水面式兩種。浸沒式又稱為水中照射法。將外加同心圓石英套管的紫外燈置入水中，水從石英套管的周圍流過，當燈管(組)需要更換時，使用提升設備將其抬高至工作面進行操作。該方式構造比較復雜，但紫外輻射能的利用率高效果好且易于維修。水面式又稱為水面照射法，即將紫外燈置于水面之上，由平行電子管產生的平行紫外光對水體進行消毒。該方式較浸沒式簡單，但能量浪費較大、滅菌效果差，實際生產中很少應用。
