隔油器的工作原理主要基於重力分離法，利用油和水的密度差異，使廢水中的油脂和固體顆粒物分離。具體來說，含油廢水在重力的作用下，藉助油水比重差，採用自然上浮法去除廢水中的可浮油和部分細分散油。隔油器內部設計有導流分離原理和紊流變層流的辯證關係，使廢水流經過程中流速降低，增加水力停留時間，從而實現油水分離。
隔油器內部通常分為幾個隔檔，這些隔檔有助於提高油水分離效率。在隔油器內部，油脂因比水輕而上浮到水面，而清水則從底部流出。一些高級的隔油設備還採用膜分離、活性炭吸附等技術進一步提高處理效果。
此外，還有無動力隔油器和自動隔油器等不同類型，無動力隔油器通過隔渣籃除渣和蜂窩斜管除油模組進行油水分離，而自動隔油器則增加氣浮裝置和刮油裝置以加快油水分離並提高浮油的收集效率。