ระบบการกรองที่ทันสมัย เครื่องดูดฝุ่นตั้งพื้น มักใช้การออกแบบโครงสร้างหลายชั้น ชั้นแรกคือชั้นกรองหลัก ซึ่งมีหน้าที่หลักในการดักจับฝุ่นละออง เส้นผม และเศษต่างๆ ที่มีขนาดใหญ่กว่า มันเป็นเหมือนแนวป้องกันที่มั่นคง ป้องกันไม่ให้อนุภาคขนาดใหญ่ของสิ่งสกปรกเข้าสู่กระบวนการกรองที่ตามมาโดยตรง หลีกเลี่ยงความเสียหายต่อส่วนประกอบการกรองที่ละเอียดอ่อนกว่า และยังกรองสารมลพิษบางส่วนในอากาศเบื้องต้นเพื่อลดความดันของการกรองในภายหลัง
ถัดไปคือชั้นตัวกรองประสิทธิภาพปานกลาง ซึ่งมีความแม่นยำในการกรองสูงกว่าชั้นตัวกรองหลัก สามารถดักจับฝุ่นละอองขนาดเล็กและสารก่อภูมิแพ้บางชนิด เช่น เกสรดอกไม้ ไรฝุ่น และสารขนาดเล็กอื่นๆ ชั้นกรองประสิทธิภาพปานกลางใช้วัสดุไฟเบอร์พิเศษ เส้นใยเหล่านี้ถูกถักทอเพื่อสร้างโครงสร้างตัวกรองที่ละเอียด อนุภาคฝุ่นจะถูกดูดซับหรือสกัดกั้นโดยเส้นใยเมื่อผ่านไป จึงทำให้อากาศบริสุทธิ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดปริมาณอนุภาคที่สูดเข้าไปได้ในอากาศ และปกป้องสุขภาพระบบทางเดินหายใจของผู้ใช้
ชั้นตัวกรองประสิทธิภาพสูงเป็นส่วนสำคัญของระบบการกรองทั้งหมด แผ่นกรองประสิทธิภาพสูงทั่วไป เช่น แผ่นกรอง HEPA สามารถกรองอนุภาคที่มีขนาดเล็กมาก รวมถึงแบคทีเรีย ไวรัส และอนุภาคสารเคมีที่เป็นอันตรายบางชนิด แผ่นกรอง HEPA มีประสิทธิภาพการกรองที่สูงมากและสามารถกำจัดอนุภาคขนาดเล็กในอากาศได้มากกว่า 99.97% หลักการก็คือด้วยโครงสร้างเส้นใยที่ซับซ้อนและการดูดซับไฟฟ้าสถิต อนุภาคขนาดเล็กจะถูกดูดซับอย่างแน่นหนาบนพื้นผิวเส้นใยกรองเมื่อผ่าน และไม่สามารถหลุดออกไปในอากาศได้ ด้วยวิธีนี้ อากาศที่ปล่อยออกมาจากเครื่องดูดฝุ่นจะช่วยลดปริมาณมลพิษได้อย่างมาก และจะสดชื่นและสะอาด
เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่องของระบบการกรอง เครื่องดูดฝุ่นบางรุ่นยังติดตั้งระบบทำความสะอาดอัตโนมัติหรือเตือนให้เปลี่ยนแผ่นกรองอีกด้วย ระหว่างการทำงานของเครื่องดูดฝุ่น ฝุ่นจะค่อยๆสะสมบนตัวกรอง หากไม่ทำความสะอาดหรือเปลี่ยนใหม่ทันเวลา ประสิทธิภาพการกรองจะลดลง ไม่สามารถรับประกันความสดชื่นของอากาศได้ และอาจทำให้แรงดูดของเครื่องดูดฝุ่นอ่อนลงด้วยซ้ำ ฟังก์ชันการทำความสะอาดอัตโนมัติสามารถสลัดฝุ่นบางส่วนที่ดูดซับบนตัวกรองออกไปผ่านการไหลเวียนของอากาศย้อนกลับหรือการสั่นสะเทือน ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของตัวกรอง และการแจ้งเตือนให้เปลี่ยนไส้กรองสามารถแจ้งให้ผู้ใช้ทราบถึงสถานะการใช้งานไส้กรองได้ทันที เพื่อให้ผู้ใช้สามารถเปลี่ยนไส้กรองใหม่ได้ในเวลาที่เหมาะสมเพื่อรักษาประสิทธิภาพที่ดีของระบบการกรอง
นอกจากนี้ การออกแบบซีลของเครื่องดูดฝุ่นยังมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันความสดชื่นของอากาศอีกด้วย โครงสร้างการปิดผนึกที่ดีสามารถป้องกันไม่ให้อากาศที่ไม่ได้กรองรั่วไหล ทำให้มั่นใจได้ว่าอากาศที่สูดเข้าไปทั้งหมดจะผ่านกระบวนการกรองที่สมบูรณ์ หลีกเลี่ยงปัญหาการทำความสะอาดที่ไม่สมบูรณ์และมลพิษทางอากาศที่เกิดจากการรั่วไหลของอากาศ