通过空气过滤器的气流中的颗粒可以通过许多方法分离。如果颗粒大于过滤材料之间的开口，他们就能机械分开。这通常适用于颗粒大于1mm的颗粒分离。过滤材料的细纤维越密，过滤效率就越高。 ＜1mm的颗粒若用纤维材料收集，纤维材料就要有3个物理性能：惯性嵌入、拦截和扩散。

空气过滤器中粒子碰撞原理 嵌入发生在相对较大的颗粒身上，或者是高气体流速。由于重粒子惯性大，它们不随着主流流动，而是直行向前，与纤维发生碰撞。这种机制主要发生在大于1μm的颗粒，并且随着颗粒的变大，它越来越重要。 拦截发生在粒子随主流流动时，但是颗粒直径大于主流与纤维周界之间的距离。由于扩散而出现的颗粒沉积发生在非常小的颗粒不随着主流流动而是基于布朗运动无目的的穿过流体。在较小颗粒、低空气流速的应用中越来越重要。

颗粒大小的过滤效率 空气过滤器的粒子分离能力是以上所述的合并的结果（对不同大小的颗粒）。在现实中，每个空气过滤器是简化的空气过滤器，因为没有空气过滤器能够对所有大小颗粒都有效。即使是对不同粒径的分离能力的流速度的影响不是决定性因素。一般来说，在0.1μm到0.2µm之间的微粒是最难分开的（最敏锐的粒度）。 如上所述，联合空气过滤器的总过滤效率可以归因于所有发生机制的总和。显然，每一机制的重要性、发生的粒径大小、总效率值很大程度上都取决于大气气溶胶的粒度分布、空气速度和过滤介质的纤维直径分布。 气溶胶中的油和水的行为与其它粒子类似，也可以使用凝聚空气过滤器分开。在空气过滤器中，液体气溶胶会凝聚成较大的水滴，由于重力的作用，水滴会沉到空气过滤器底部。空气过滤器可以利用气溶胶分离油，也可以利用液体来分离。如果要分离水蒸气中的油，空气过滤器必须有一种合适的吸附材料，通常是活性炭。
大型空气过滤器外壳和大的面积意味着低流速、较小压降和较长的使用寿命；空气过滤器可以除油、水和灰尘颗粒 所有过滤都不可避免地导致压力下降，这是在压缩空气系统的能量损失。具有紧密结构的较精细空气过滤器会导致较高的压损，而且还可能堵塞得更快，这就要求更频繁地更换空气过滤器，维修费用也较高。 考虑到颗粒的总量和水与油的存在，空气质量是ISO8573-1来定义的ISO8573-1是空气纯度的行业标准。为消除过程中空气污染的风险，建议只有划分为0级的压缩空气才能使用。 能正常处理额定流量，也有一个较大容量的门槛，以处理由于一定量的阻塞引起的一些压降。