通過空氣過濾器的氣流中的顆粒可以通過許多方法分離。如果顆粒大于過濾材料之間的開口，他們就能機械分開。這通常適用于顆粒大于1mm的顆粒分離。過濾材料的細纖維越密，過濾效率就越高。 ＜1mm的顆粒若用纖維材料收集，纖維材料就要有3個物理性能：慣性嵌入、攔截和擴散。

空氣過濾器中粒子碰撞原理 嵌入發生在相對較大的顆粒身上，或者是高氣體流速。由于重粒子慣性大，它們不隨著主流流動，而是直行向前，與纖維發生碰撞。這種機制主要發生在大于1μm的顆粒，并且隨著顆粒的變大，它越來越重要。 攔截發生在粒子隨主流流動時，但是顆粒直徑大于主流與纖維周界之間的距離。由于擴散而出現的顆粒沉積發生在非常小的顆粒不隨著主流流動而是基于布朗運動無目的的穿過流體。在較小顆粒、低空氣流速的應用中越來越重要。

顆粒大小的過濾效率 空氣過濾器的粒子分離能力是以上所述的合并的結果（對不同大小的顆粒）。在現實中，每個空氣過濾器是簡化的空氣過濾器，因為沒有空氣過濾器能夠對所有大小顆粒都有效。即使是對不同粒徑的分離能力的流速度的影響不是決定性因素。一般來說，在0.1μm到0.2μm之間的微粒是最難分開的（最敏銳的粒度）。 如上所述，聯合空氣過濾器的總過濾效率可以歸因于所有發生機制的總和。顯然，每一機制的重要性、發生的粒徑大小、總效率值很大程度上都取決于大氣氣溶膠的粒度分布、空氣速度和過濾介質的纖維直徑分布。 氣溶膠中的油和水的行為與其它粒子類似，也可以使用凝聚空氣過濾器分開。在空氣過濾器中，液體氣溶膠會凝聚成較大的水滴，由于重力的作用，水滴會沉到空氣過濾器底部。空氣過濾器可以利用氣溶膠分離油，也可以利用液體來分離。如果要分離水蒸氣中的油，空氣過濾器必須有一種合適的吸附材料，通常是活性炭。
大型空氣過濾器外殼和大的面積意味著低流速、較小壓降和較長的使用壽命；空氣過濾器可以除油、水和灰塵顆粒 所有過濾都不可避免地導致壓力下降，這是在壓縮空氣系統的能量損失。具有緊密結構的較精細空氣過濾器會導致較高的壓損，而且還可能堵塞得更快，這就要求更頻繁地更換空氣過濾器，維修費用也較高。 考慮到顆粒的總量和水與油的存在，空氣質量是ISO8573-1來定義的ISO8573-1是空氣純度的行業標準。為消除過程中空氣污染的風險，建議只有劃分為0級的壓縮空氣才能使用。 能正常處理額定流量，也有一個較大容量的門檻，以處理由于一定量的阻塞引起的一些壓降。