沉降池的工作原理主要是基於重力沉降作用，用於去除水中的懸浮物。
在沉降池中，較重的懸浮顆粒在重力作用下沉澱到底部，而水則從頂部流出，這一過程涉及固液分離原理，可以通過調整沉降池的尺寸、水流速度和內部結構來最佳化沉澱效果。例如，通過控制沉降池的長度、寬度和深度，以及調整水流速度和污泥收集方法，可以達到最佳的沉澱效果。
此外，沉降池的效率也受到顆粒的沉降速度和水流流動速度的影響。理想情況下，沉澱池的處理效率僅取決於其表面積，而非深度，但在實際運行中，需要考慮水流上升流速對沉澱顆粒的影響。為了防止已沉澱的污泥重新浮起，沉澱區和污泥貯存區之間通常會設定緩衝區。