沉淀池采用的是重力分离原理。在重力作用下，粪污中部分密度大于1×103千克/米内3（水的密度）的悬浮固体依靠容自然沉降从粪污中分离出来。
根据粪污在池中的流动方向，沉淀池可分为平流式、竖流式、辐流式等基本形式，它们各具特点，可适用于不同的场合。平流式沉淀池结构简单，施工方便，但占地面积大，配水不均匀；竖流式沉淀池的结构为圆形，占地面积小，排泥不方便，且池深过大，施工困难；辐流式沉淀池有定型的排泥机械，运行效果较好，但要求较高的施工质量和管理水平。
一般情况下，粪污在重力沉淀池中停留时间为1～3小时，可以去除50%以上的固形物。沉淀池的投资和运行成本较低，但沉淀池分离出来的固形物含水量较高。