二沉池的主要作用是進行泥水分離，使經過生物處理的混合液變得澄清，同時對混合液中的污泥進行濃縮。二沉池是污水生物處理的最後一個環節，對於保證出水水質中懸浮物含量合格具有決定性作用。
此外，二沉池還具有以下功能：
分離懸浮顆粒物和沉積物。二沉池利用重力沉降原理，將污水中的懸浮顆粒物和沉積物沉降到底部，形成污泥層，從而有效去除水中的懸浮物。
平穩化流量。在污水處理過程中，二沉池有助於平穩化流入處理單元的污水流量，使後續處理單元更容易進行處理。
控制污泥濃度。通過二沉池中的污泥控制，可以有效控制處理後污泥的濃度。
暫存污泥。在污水處理中，二沉池還可以暫存污泥，以應對水質和水量的變化。
如果二沉池設定不合理或效果不佳，即使生物處理效果很好，出水水質仍可能不合格，影響整體的污水處理效果。