微粒過濾器的工作原理主要包括以下幾種方式。

表面型過濾，其濾芯材料上有均勻的標定小孔，能濾除大于標定小孔的固體顆粒，比如線隙式、網式和片式，顆粒污染物幾乎全部阻截在過濾元件表面上游一側。

深度型過濾，濾芯為多孔可透性材料，內部通道曲折迂回，大于孔徑的污染顆粒直接被阻截在靠油液上游的外表面，較小顆粒進入內部通道時，因表面張力偏離流束而被吸附在內壁，既有直接阻截又有吸附作用，材料有紙芯、燒結金屬、毛氈和各種纖維等。

吸附型過濾，主要指磁性過濾器，依靠磁性材料的磁場力吸引鐵屑及磁性磨料等，常與其他形式濾芯制成復合式過濾器，但適用范圍受限。

在汽車領域，乘用車汽油微粒過濾器（GPF）是基于柴油顆粒過濾器（DPF）的排放后處理技術，用于控制汽油直噴（GDI）發動機的顆粒排放。自 2018 年開始部分汽車應用了 GPF。

顆粒捕捉器，安裝在柴油發動機排放系統中，是一種陶瓷過濾器，能在微粒排放物質進入大氣前將其捕捉，減少發動機所產生的煙灰達 90%以上。其工作基本原理是，如柴油微粒過濾器噴涂上金屬鉑、銠、鈀，柴油發動機排出的含有炭粒的黑煙，通過專門管道進入尾氣微粒捕集器，經過內部密集的袋式過濾器，炭煙微粒吸附在金屬纖維氈制成的過濾器上，當吸附量達到一定程度，尾端燃燒器自動點火燃燒，將炭煙微粒燒掉變成無害的二氧化碳排出。

顆粒捕捉器與三元催化器為一體式，安裝在三元催化器后面，串聯布置。自國六排放法規實施以來，多數主機廠采用以減少空氣污染。

柴油煙塵微粒過濾器也采用類似原理，整套裝置設計為雙室結構，過濾與再生分區進行，特制的蜂窩陶瓷-陶瓷微粒過濾器對廢氣中的微粒有相當程度的捕集作用。

高效微粒空氣過濾器去除微粒的方法和原理主要有機械過濾法、吸附法、靜電法、負離子和等離子體法及靜電駐極過濾法等。機械過濾法直接攔截微粒，利用微粒慣性碰撞過濾，對細小顆粒物收集效果好但風阻大且需常換濾芯。吸附法利用多孔有吸附力物質如活性炭吸附微粒達到過濾效果。靜電法利用高壓靜電場使氣體電離，塵粒帶電后吸附到電極上，對大顆粒補集效果差且易再揚塵但風阻小。負離子和等離子體法與靜電法相似，使微粒帶電凝聚成大顆粒下沉達到過濾效果。靜電駐極過濾法效果好，能有效過濾大于 0.1 微米的顆粒，很多車載空調使用這種原理的高效微粒空氣過濾器。