在气源系统中，油水分离器一般都安装在后部冷却器的后面。在它后面的设备有储气罐、过滤器机以及干燥机等。
空压机最后一级排出的压缩空气温度可达140~170℃，在这样高的温度下，混合在空气中的水、油杂质主要以气态形式存在，经后部冷却器降温后，初步离析了其中的气态水、油成分，但大量的液态水雾和油雾还存在于压缩空气中，油水分离器的作用就是进一步分离压缩空气中所含有的直径较大的凝结水滴和浓度较高的液态油雾，使压缩空气得到初步净化。所以油水分离是为下游其他气源设备提供良好质量进气的第一道保护性屏障。
油水分离的作用原理，根据不同的结构形式，是使进气油水分离器中的压缩空气气流产生方向和速度的变化，并一句气流的惯性，分离出密度较大的油滴和水滴。