當淺層砂過濾器處于過濾狀態時，未經過濾的水通過過濾器頂部的布水器，配合球形外殼，以接流的狀態流經填料層。當水流過填料層時，雜質被截留在填料層內，過濾器底部的收集器將過濾后的水均勻地收集并流出。平流過濾，決定了過濾器在高的流速下過濾，仍可達到良好的過濾效果。

隨著雜質在填料層中的不斷聚積，進出水壓差將不斷增大。當壓差達到一定的設定限度或過濾時間達到設定值時，系統將自動進入反洗狀態，以清洗填料層并清除聚積起來的雜質，對系統來說，經常性的反洗以清除聚積起來的雜質是必要的。

當淺層砂過濾器進入反洗狀態時，通過控制系統改變三通閥的通斷位置（進口關閉，排污口打開），其他過濾單元中經過過濾的水部分流入要反洗的過濾單元中。由于系統內部水壓，被反洗的過濾單元的填料層在水流的沖擊下被沖起，雜質則通過三通排污閥的排污口被排出。

當反洗結束后，閥門又恢復到過濾狀態，而下一個過濾單元則進入反洗狀態。一般一個系統由多個過濾單元組成，它們依次反洗，以保證反洗時不斷流。