油分離器進行油氣分離的原理是：壓縮機排出的帶有油霧的混合氣體流經直徑較大的油氣分離器，流通截面突然擴大，速度降低，流動方向發生改變，此時由于液態油滴落到容器底部，與制冷劑蒸氣分離。
油分離器的形式隨制冷機的制冷量的大小和使用的制冷劑而定。用在氟利昂制冷系統油分離器的形式一般是過濾式。
過濾式油分離器的工作過程是：從壓縮機排出的帶有油霧的高壓混合蒸氣由其頂部的管道進入，經濾網的過濾，使大部分油霧與濾網接觸，被
粘在濾網上聚集成油滴后，下落在油分離器底部；被濾去一部分潤滑油的高壓蒸氣則由于容器的通道面積比排氣管面積大十幾倍以至幾十倍，進入油分離器后流速會突然降低、流向發生改變，油霧在重力作用下與制冷劑分離，也落人油分離器的底部。油分離器用管道將其與壓縮機的曲軸箱相連。當油分離器底部的潤滑油積聚到一定高度時，浮球抬起，閥門被打開，潤滑油在吸、排氣壓差的作用下，進入壓縮機的曲軸箱。當油分離器中的油位下降到一定位置時，浮球下落，將閥門關閉，回油過程結束。
