油氣分離器的工作原理是這樣的。

油氣混合物經進油管線進入分離器后，會噴灑在擋油帽上，經擴散后靠重力沿管壁下滑到下部，油通過排油管排出，氣體因密度小上升，經過分離傘改變流動方向，小油滴粘附在傘壁上聚集而下，脫油后的氣體從頂部出氣管進入管線測氣。

對于汽車來說，發動機工作時，部分高溫高壓燃氣泄漏到曲軸箱內，其中的柴油蒸氣及水蒸氣會使機油變稀性能變壞，安裝油氣分離器能及時分離這些物質，保持機油良好潤滑性能，延長其使用壽命。同時，泄漏的燃氣和廢氣含酸性物質，會腐蝕機件，油氣分離器能排出這些氣體，減少機件磨損及腐蝕。此外，發動機工作時曲軸箱內溫度升高、壓力增大，機油易泄漏，它能排出高溫壓力氣體，平衡內外壓力。

從曲軸箱排出的油氣，經分離后，混合廢氣中的油蒸氣和未充分燃燒的燃氣能被分離回收利用，減少環境污染，提高發動機經濟性。

在空壓機中，油氣混合物沿外壁切線方向進入油坦克，大部分油經離心分離，其余靠重力分離，少部分進入內部纖維分離，然后通過回油管壓回螺桿腔。

油氣分離器的墊圈導電，防止靜電產生電火花。其對壓差適應性很重要，壓差過大會增加電機耗電量，甚至導致著火，臟污堵塞、空氣逆流、內部壓力波動大、分離器芯低劣都會造成壓差過大。

油氣分離器位于潛油離心泵和保護器之間，能將井液中的游離氣與井液分離，液體送泵，氣體釋放。它采用防腐材料、嚴格焊接工藝和粘結劑，保證機械強度。通常壓縮空氣和油混合物由外向內通過，靠多級分離凝聚回收油并產生純凈空氣。