竖流式沉淀池的工作原理与平流式和辐流式沉淀池的工作原理有所不同，在竖流式沉淀池中废水以速度：向上流动，悬浮颗粒也以同一速度上升，在重力作用下颗粒又以u的速度下沉。颗粒的实际沉速为其本身沉速与水流升速度之和。u > v的颗粒能够沉于池底而被去除，u＝v的颗粒被械留住池内呈悬浮状态，u＜v的颗粒则不能下沉，随水溢出池外。

当属于自由沉降时，在负荷相同的条件下，竖流式沉淀池的去除率将低于其他类型的沉淀池。如果属于第二类沉降，则情况较为复杂，水流上升，颗粒下沉，颗粒互相碰撞、接触，促进颗粒的絮凝，使粒径变大，u值也增大。同时沉速等于水流上升速度的颗粒可能在池中形成悬浮层，对上升的小颗粒起拦截作用，这样，其去除率很可能高于表面负荷相同的其他类型的沉淀池。但由于池内布水不易均匀，去除率的提高受到影响。