Hệ thống lọc hiện đại máy hút bụi sàn thường áp dụng thiết kế cấu trúc nhiều lớp. Đầu tiên là lớp lọc chính, chịu trách nhiệm chính trong việc chặn các hạt bụi, tóc và mảnh vụn lớn hơn. Nó giống như một tuyến phòng thủ vững chắc, ngăn chặn các hạt tạp chất lớn xâm nhập trực tiếp vào quá trình lọc tiếp theo, tránh làm hỏng các bộ phận lọc tinh vi hơn, đồng thời lọc sơ bộ một số chất ô nhiễm trong không khí để giảm áp suất của lần lọc tiếp theo.
Tiếp theo là lớp lọc hiệu suất trung bình, có độ chính xác lọc cao hơn lớp lọc sơ cấp. Nó có thể thu giữ một số hạt bụi nhỏ hơn và một số chất gây dị ứng, chẳng hạn như phấn hoa, mạt bụi và các chất nhỏ khác. Lớp lọc hiệu suất trung bình sử dụng vật liệu sợi đặc biệt. Những sợi này được đan xen để tạo thành một cấu trúc lọc mịn. Các hạt bụi sẽ được các sợi hấp phụ hoặc chặn lại khi đi qua, từ đó thanh lọc không khí một cách hiệu quả, giảm hàm lượng hạt bụi có thể hít phải trong không khí, bảo vệ sức khỏe hô hấp của người dùng.
Lớp lọc hiệu quả cao là phần cốt lõi của toàn bộ hệ thống lọc. Các bộ lọc hiệu suất cao phổ biến như bộ lọc HEPA có thể lọc các hạt cực nhỏ, bao gồm vi khuẩn, vi rút và một số hạt hóa học có hại. Bộ lọc HEPA có hiệu suất lọc rất cao và có thể loại bỏ hơn 99,97% các hạt li ti trong không khí. Nguyên tắc là thông qua cấu trúc sợi phức tạp và khả năng hấp phụ tĩnh điện, các hạt nhỏ li ti sẽ được hấp phụ chắc chắn trên bề mặt sợi lọc khi đi qua và không thể thoát ra ngoài không khí. Bằng cách này, không khí thải ra từ máy hút bụi làm giảm đáng kể hàm lượng chất ô nhiễm và trở nên trong lành và sạch sẽ.
Để đảm bảo hệ thống lọc hoạt động liên tục, một số máy hút bụi còn được trang bị tính năng tự động làm sạch hoặc nhắc nhở thay bộ lọc. Trong quá trình hoạt động của máy hút bụi, bụi sẽ tích tụ dần trên bộ lọc. Nếu không được làm sạch hoặc thay thế kịp thời, hiệu quả lọc sẽ giảm, không khí trong lành không được đảm bảo, thậm chí có thể khiến lực hút của máy hút bụi yếu đi. Chức năng làm sạch tự động có thể loại bỏ một số bụi hấp phụ trên bộ lọc thông qua luồng khí ngược hoặc rung, từ đó kéo dài tuổi thọ của bộ lọc; và chức năng nhắc nhở thay thế bộ lọc có thể thông báo kịp thời cho người dùng về tình trạng sử dụng của bộ lọc để người dùng có thể thay thế bộ lọc mới vào đúng thời điểm nhằm duy trì hoạt động tốt của hệ thống lọc.
Ngoài ra, thiết kế kín của máy hút bụi cũng có ý nghĩa rất lớn trong việc đảm bảo độ trong lành của không khí. Cấu trúc bịt kín tốt có thể ngăn chặn không khí chưa được lọc rò rỉ, đảm bảo rằng tất cả không khí hít vào đều trải qua quá trình lọc hoàn chỉnh, tránh các vấn đề làm sạch không hoàn toàn và ô nhiễm không khí do rò rỉ không khí.