汽车油水分离器的作用主要是将燃油中的水分分离出来，从而使燃油在发动机气缸内得到更充分的燃烧，使发动机更好的工作。
汽车油水分离器是燃油滤清器的一种，燃油滤清器有膜过滤油水分离器、亲油性材料的油水分离器、无动力油水分离器、破乳油水分离器等，油水分离器在汽车工业、餐饮工业、污水处理工业和石化工业等都有应用。
油水分离器在汽车中的工作是先让燃油进入过滤分离器后，先由过滤层滤除固体杂质。在破乳层中，将乳化状态的油水分离。在油水分离器中，小的水滴会凝聚成大的水滴，并保存在集水槽中。通过分离滤芯的斥水作用，将没有来得及凝聚的小水滴汇集到沉淀槽内，然后从排水阀排出。最后，将已经分离出水分的燃油从过滤分离器中排出。
无动力油水分离器适用于一切油种，进油浓度不受限制。可广泛使用于含有天然石油和石油产品、焦油和焦油分馏物、动植物油和羊毛脂等的废水处理工程之中。
破乳油水分离器是在涂装前处理清洗工件生产中脱脂液油污的分离收集，该油污来源于前段工序如储运防锈，机加冲压等的乳化类油，在清洗液中及时的去除该油污可提高清洗质量，防止原液变质，延长原液更换周期，降低成本，收集油污，减轻后续废水处理的负担。