氣水分離器的工作原理主要基於以下幾種分離過程：
降速。氣流中的水分由於慣性，在通過分離器時速度會降低。
離心。降低速度的水分在分離器內部由於離心力的作用被甩向壁面。
碰撞。在分離器內部流動方向改變時，水分與壁面發生碰撞並被分離。
變向。通過改變氣流的方向，進一步增強分離效果。
凝聚。在分離器內部，由於重力作用，小液滴會凝聚成較大的液滴，從而更容易被分離。
此外，氣水分離器的工作原理還包括壓力差和溫度差。在氣流中含有水分的情況下，由於水分分子較大，在通過壓力降低的管道或閥門時會受到阻礙，從而被分離出來。溫度差原理則是利用水分與氣體沸點的差異，通過冷卻使水分凝結並分離。
氣水分離器廣泛套用於壓縮空氣或蒸汽系統中，用於去除其中的液態水分和固體顆粒，以提高系統的效率和減少設備的維護成本。