L'élément filtrant est un élément essentiel du séparateur air-huile. Généralement, les séparateurs air-huile de haute qualité sont dotés d'un élément filtrant dont la durée de vie peut atteindre des milliers d'heures. Ce type de séparateur garantit ainsi le rendement élevé du compresseur d'air. L'air comprimé peut contenir de nombreuses microgouttelettes d'huile d'un diamètre inférieur à 1 µm. Toutes ces gouttelettes sont filtrées par l'élément filtrant en fibre de verre. Sous l'effet de la diffusion du matériau filtrant, elles se condensent rapidement en grosses gouttelettes. Ces grosses gouttelettes se rassemblent au fond par gravité. Elles pénètrent ensuite dans le système de lubrification par le tuyau de retour d'huile. L'air comprimé évacué du compresseur est ainsi pur et exempt de toute trace d'huile.
Contrairement aux microgouttelettes d'huile, les particules solides de l'air comprimé restent dans la couche filtrante, ce qui entraîne une augmentation constante de la pression différentielle. Lorsque cette dernière est comprise entre 0,08 et 0,1 MPa, il est nécessaire de remplacer l'élément filtrant. Dans le cas contraire, les coûts d'exploitation du compresseur d'air augmenteront considérablement.