Действие ГД-сепаратора базируется на гравидинамическом принципе. Он состоит в том, что разделение двух жидкостей происходит за счет специальным образом организованного движения, при котором достигается ускоренная коалесценция (слияние и укрупнение) мелких капель масел и нефтепродуктов, а затем их отделение из водной среды, в том числе, под действием сил естественной гравитации.

Основная задача организации движения вначале исходной эмульсии, а затем и двух отдельных жидкостей состоит в том, чтобы обеспечить наиболее полную и своевременную коалесценцию мелких капель масел и нефтепродуктов, укрупнение частиц воды, содержащихся в нефтепродуктах, разрушение глобул воды и отделение воды от общей массы нефтепродуктов.

Конструктивно гравидинамические сепараторы представляют собой емкость, имеющую внутри различные элементы, обеспечивающие оптимальное движение и разделение эмульсии на две жидкие фазы (воду и нефтепродукта). В частности, ёмкость сепаратора снабжена вертикальными перегородками, разделяющими её на секции.

Первая секция отделена от последующей двумя перегородками, одна из которых расположена у верхнего края ёмкости, а другая присоединена к днищу, образуя в средней зоне ёмкости переточный канал.

Вторая секция отделена от последующей перегородкой, края которой расположены на некотором расстоянии от верхнего края и днища сепарационной ёмкости, образуя два переточных канала - один в верхней зоне ёмкости, для потока, обогащенного нефтепродуктами, а другой — в придонной зоне, для воды.

Последующие секции образованы установленными в чередующимся порядке перегородками, присоединенными к днищу, и перегородками, края которых расположены на расстоянии от верхнего уровня и днища емкости.

Причём верхние края перегородок, присоединенных к днищу, расположены выше нижних краев соседних перегородок.