高效油水分离器主要由一级除油器（旋风分离）、二级除油器（惯性除沫预滤和凝聚）、三级除油器（精滤芯）、排污阀等组成，夹带油水的压缩空气，由进气管以切线方向进入一级除油器。经过旋风分离，部分液态油、水被分离出来。然后，经过二级除油器，气体通过惯性碰撞作用下，气、液进一步分离，气体中粒径较大的尘埃被滤除，对后级精滤芯起保护作用。
气体通过精滤芯（三级除油器） ，粒径大于1微米的固体粒子被滤除；粒径微小的油雾、水雾被收集在精滤芯上，并凝聚成较大的液滴，在重力作用下，沉降到精滤管底部。分离出来的油、水，由各排污口排出，经除油处理的压缩空气由除油器顶端的出气口输出。本装置综合采用机械分离，微纤维过滤和微孔介质凝聚生长的原理，具有相当高的除尘过滤精度及一定的脱湿干燥能力。
