多介质过滤器的工作原理主要基于物理筛选和吸附作用。
物理筛选：通过过滤器中不同粒径和形状的介质层，利用杂质颗粒在介质表面或间隙中的沉降、吸附、拦截等作用，将水中的悬浮物、固体颗粒和杂质分离和拦截。
吸附作用：活性炭等吸附性滤料的微细孔道能够吸附水中的有机物质、氯、异味等有害物质，使水质得到更好地净化。
此外，多介质过滤器还包含反冲洗功能，当过滤器运行一段时间后，如果过滤杂质较多，出水浊度提高，则会自动进行反冲洗，通过关闭和开启相关管道阀门，开启反吸水泵，使过滤器内石英砂及无烟煤层悬浮松动，从而使粘附于石英砂及无烟煤表面的截留物剥离并被水流带走，恢复过滤功能。
