Η αρχή λειτουργίας του φίλτρου κεραμικής μεμβράνης βασίζεται κυρίως στη μικροπορώδη δομή των κεραμικών μεμβρανών. Όταν το υγρό προς διήθηση υλικό διέρχεται από μια ορισμένη πίεση, διαφορετικά συστατικά του υγρού υλικού θα παρεμποδιστούν στη μία πλευρά της επιφάνειας της κεραμικής μεμβράνης, ενώ το διαυγές υγρό θα διεισδύσει στην άλλη πλευρά της επιφάνειας της μεμβράνης, επιτυγχάνοντας έτσι διαχωρισμό υγρών και διήθηση. Η κεραμική μεμβράνη αποτελείται από αμέτρητα ακανόνιστα μικρά σωματίδια κεραμικής πέτρας, τα οποία σχηματίζουν πόρους μεταξύ τους. Το μέγεθος των πόρων είναι μόνο 20-100 νανόμετρα, γεγονός που του επιτρέπει να διαχωρίζει αποτελεσματικά ουσίες διαφορετικών μοριακών μεγεθών.

Σε ένα σύστημα φιλτραρίσματος κεραμικής μεμβράνης, υπάρχει συνήθως ένας ρότορας που αποτελείται από πολλά σετ κεραμικών πλακών φίλτρου, καθώς και εξαρτήματα όπως κεφαλή διανομής, αναδευτήρας, ξύστρα κ.λπ. Όταν ο ρότορας λειτουργεί, η πλάκα φίλτρου θα βυθιστεί κάτω από το επίπεδο υγρού του πολτού στη δεξαμενή, σχηματίζοντας ένα στρώμα συσσώρευσης στερεών σωματιδίων. Όταν η πλάκα φίλτρου εγκαταλείψει τη στάθμη του υγρού του πολτού, τα στερεά σωματίδια θα σχηματίσουν ένα κέικ φίλτρου και θα συνεχίσουν να αφυδατώνονται υπό κενό, στεγνώνοντας περαιτέρω το κέικ φίλτρου. Στη συνέχεια, ο ρότορας θα περιστραφεί στη θέση που είναι εξοπλισμένη με μια ξύστρα για να αφαιρέσει το κέικ φίλτρου και θα μεταφερθεί με έναν ιμάντα μεταφοράς στην επιθυμητή θέση.