沉降室的工作原理主要是利用重力作用，使含塵氣流中的顆粒自然沉降，從而達到淨化氣體的目的。
含塵氣體進入沉降室後，由於流動截面的擴大，氣流速度降低，導致顆粒物在重力作用下逐漸沉降到底部，通常在沉降室底部設有儲存灰斗以收集沉降下來的粉塵。這種裝置的優點是結構簡單、造價低、施工容易、維護管理方便、阻力小，但由於其體積較大且除塵效率相對較低，通常用於多級除塵系統中的第一級。
需要注意的是，沉降室的效率有限，特別是對於細小顆粒的捕集效果不佳。有時為了提升效率，可以在沉降室內安裝垂直擋板，利用慣性作用來增強收塵效果。