空氣干燥器的工作原理主要是對來自空壓機的壓縮空氣進行處理，去除其中的水分。

壓縮空氣首先經進氣口進入，因溫度降低產生冷凝水并聚集，然后經過干燥筒內部濾網環道，空氣進一步冷卻，水蒸氣進一步凝結。當通過顆粒狀濾網時，水被吸附在粒狀干燥劑表面及顆粒縫隙間。

干燥后的空氣經單向閥和出氣口流向四回路閥，同時部分干燥后的空氣經節流口到達再生出氣筒。

具體來說，壓縮空氣進入空氣預冷器預冷并除去部分水分，再進入空氣冷卻器使溫度降至 2℃（露點溫度），空氣中的水份在此溫度下析出，經氣水分離器分離并由自動排水閥將水份排出，而干燥的低溫空氣則進入空氣預冷器，再與未處理的壓縮空氣進行熱交換升溫后輸出，這就得到了處理后的干燥空氣。

需要注意的是，干燥罐內有加熱棒，溫度在 5 度以下時會自動工作，將高壓空氣中的水分烘干。而且空氣干燥器必須垂直安裝，進氣口的溫度不超過＋65℃。在使用過程中，干燥罐應定期更換，一般每兩年或者十萬公里更換一次。建議每個月檢查一次離干燥器最遠的儲氣筒，如有水，說明干燥罐失效。