斜管沉澱器的工作原理基於淺池沉澱理論，它是一種高效的組合式沉澱設備。在斜管沉澱器中，原水中含有的懸浮物和固體物質，在投加混凝劑後形成絮體或礬花。這些絮體在傾斜的管道底部表面積聚成薄泥層，然後依靠重力作用滑回至泥渣懸浮層。隨後，這些泥渣沉入集泥斗，並通過排泥管排入污泥池進行進一步的處理或綜合利用。同時，上清液逐漸上升至集水管，並從那裡排出，可以直接排放或回用。
此外，斜管沉澱器還利用了邊界層脫離理論和顆粒碰撞的慣性效應，通過在絮凝池中設定隔板和翼片，增加水流中的渦旋頻率和顆粒碰撞次數，提高有效碰撞率，從而增強沉澱效果。