混凝原理涉及通過化學方法使水中膠體粒子和微小懸浮物聚集的過程，這主要通過使用混凝劑來實現。混凝過程包括凝聚和絮凝兩個階段，凝聚是指膠體脫穩並形成微小聚集體的過程，而絮凝則是這些微小懸浮物聚結成大絮凝體的過程。混凝劑是一類能夠引起凝聚和絮凝作用的化學物質。
混凝的機理主要包括以下幾個方面：
雙電層壓縮機理。向溶液中加入電解質會增加離子濃度，減少擴散層的厚度，從而降低ζ電位，減少膠粒間的靜電排斥，使膠粒更容易凝聚。
吸附電中和作用。膠粒表面吸附帶異號電荷的物質，如高分子物質，可以中和膠粒的部分電荷，減少靜電斥力，從而促進膠粒的相互吸附。
吸附架橋作用。高分子混凝劑的水解和縮聚反應形成的線性高分子物質，可以吸附多個膠粒，通過橋接作用使膠粒凝聚成大的絮凝體。
網捕或卷掃作用。當鋁鹽或鐵鹽等混凝劑投加量大時，會形成大量的氫氧化物沉澱物，這些沉澱物在沉降過程中可以網捕或卷掃水中的膠體顆粒。
在實際套用中，混凝劑的選擇和投加量對處理效果至關重要。最佳投加量通常通過小試實驗來確定。