Eine Sperrung des Hochwasserschutzes an der Themse-Barriere wird ausgelöst, wenn Hochwasser in der Nordsee vorhergesagt wird und die Flussströmungen an der Gezeitengrenze am Wehr von Teddington hoch sind. Wenn die Wasserstände im Zentrum Londons 4,87 Meter (16,0 ft) überschreiten könnten, ist das der Auslöser.
Die Schließung beginnt etwa 9 Stunden, bevor eine gefährliche Flut die Sperre erreicht. Nachrichten geben den Befehl, den Flussverkehr zu stoppen, die Nebentore zu schließen und andere Flussnutzer zu alarmieren. Neben der Themse-Sperre müssen auch die kleineren Tore entlang des Thames Tideway geschlossen werden. Sobald die Flussschifffahrt gestoppt und alle Tore geschlossen sind, kann die Themse-Barriere selbst geschlossen werden. Zuerst werden die kleineren Tore geschlossen, dann nacheinander die wichtigsten schiffbaren Spannweiten. Die Tore bleiben geschlossen, bis die Flut stromabwärts der Sperre auf das gleiche Niveau wie der Wasserstand stromaufwärts fällt.
Nach starken Regenfällen westlich von London fließt das Hochwasser die Themse flussaufwärts (vor London) hinunter. Da der Fluss vom Teddington Wehr bis durch London gezeitenabhängig ist, ist dies nur bei Hochwasser ein Problem, das verhindert, dass das Flutwasser ins Meer entweicht. Ab Teddington mündet der Fluss in seine Mündung, und bei Ebbe kann er bei Ebbe viel größere Durchflussmengen aufnehmen, je weiter man flussabwärts geht.
Wenn der Fluss flussaufwärts Hochwasser führt und die Tore kurz nach Ebbe geschlossen werden, entsteht hinter der Sperre ein riesiges leeres Volumen, das als Reservoir für das über das Teddington Wehr kommende Hochwasser dienen kann. Die meisten Flussüberschwemmungen werden dieses Volumen in den wenigen Hochwasserstunden, in denen das Wehr geschlossen werden muss, nicht auffüllen. Wäre das Wehr nicht vorhanden, würde die Flut stattdessen dieses Volumen auffüllen, und das Flutwasser könnte dann über die Flussufer in London abfließen. Etwa ein Drittel der Schließungen bis 2009 sollten Überschwemmungen verhindern, die durch starke Regenfälle westlich von London verursacht wurden.