El funcionamiento del separador de hidrocarburos se basa en la separación por gravedad de las materias no solubles en el agua. Así, las partículas pesadas (arena, lodo) bajan al fondo y las partículas ligeras (hidrocarburos, aceites) suben a la superficie del agua.

Con frecuencia, las balsas de decantación no son capaces de extraer los hidrocarburos del agua para poder cumplir con la mayoría de las normas relativas al vertido de aguas, salvo que tengan un volumen extraordinariamente alto comparado con el caudal de agua a tratar. En estos casos, es preciso utilizar separadores por coalescencia para mejorar la capacidad de separación. La célula coalescente está formada por componentes de forma alveolar que provocan que las partículas pequeñas de hidrocarburo suspendidas en la columna de agua se aglutinen hasta alcanzar un tamaño de partícula resultante suficientemente grande. Al aumentar su tamaño también aumenta su velocidad de ascensión, así la capacidad de decantación es mayor.

Como sistema de seguridad, la salida del separador está dotada de un obturador. El obturador consiste en un flotador tarado para que flote en agua y no en hidrocarburo, de forma que cierra la salida si, de manera accidental, todo el separador se llenase de hidrocarburo.

Los separadores incorporan sistemas de extracción del hidrocarburo separado. Éstos pueden ser de accionamiento manual o automático.

Los separadores están construidos en polietileno, que aporta una elevada resistencia a los hidrocarburos, al agua de mar y a la intemperie.

Existen versiones contenerizadas para facilitar su manejo y transporte.