Filtreringssystem af en moderne gulvstøvsuger anvender normalt et flerlagsstrukturdesign. Det første er det primære filterlag, som hovedsageligt er ansvarligt for at opsnappe større partikler af støv, hår og snavs. Det er som en solid forsvarslinje, der forhindrer store partikler af urenheder i at trænge direkte ind i den efterfølgende filtreringsproces, undgår beskadigelse af mere sarte filtreringskomponenter og også foreløbigt filtrerer nogle forurenende stoffer i luften for at reducere trykket fra efterfølgende filtrering.
Dernæst er det mellemeffektive filterlag, som har en højere filtreringsnøjagtighed end det primære filterlag. Det kan fange nogle mindre støvpartikler og nogle allergener, såsom pollen, støvmider og andre små stoffer. Det medium-effektive filterlag bruger specielle fibermaterialer. Disse fibre er sammenvævet for at danne en fin filterstruktur. Støvpartikler vil blive adsorberet eller opfanget af fibrene, når de passerer igennem, hvorved luften effektivt renses, indholdet af inhalerbare partikler i luften reduceres og brugerens åndedrætssundhed beskyttes.
Det højeffektive filterlag er kernedelen af hele filtreringssystemet. Almindelige højeffektive filtre såsom HEPA-filtre kan frafiltrere ekstremt små partikler, herunder bakterier, vira og nogle skadelige kemiske partikler. HEPA-filteret har en meget høj filtreringseffektivitet og kan fjerne mere end 99,97 % af de små partikler i luften. Princippet er, at gennem den komplekse fiberstruktur og elektrostatiske adsorption adsorberes de bittesmå partikler fast på filterfiberoverfladen, når de passerer igennem, og kan ikke undslippe ud i luften. På den måde reducerer den luft, der udledes fra støvsugeren, indholdet af forurenende stoffer kraftigt og bliver frisk og ren.
For at sikre filtreringssystemets fortsatte effektivitet er nogle støvsugere også udstyret med automatisk rensning eller påmindelse om at udskifte filteret. Under driften af støvsugeren vil der gradvist samle sig støv på filteret. Hvis den ikke renses eller udskiftes i tide, vil filtreringseffektiviteten falde, luftens friskhed kan ikke garanteres, og det kan endda få støvsugerens sugeevne til at svækkes. Den automatiske rengøringsfunktion kan ryste noget af det støv, der er adsorberet på filteret, af gennem omvendt luftstrøm eller vibration, og derved forlænge filterets levetid; og påmindelsen om at udskifte filterfunktionen kan omgående informere brugeren om filterets brugsstatus, så brugeren kan udskifte det nye filter på det rigtige tidspunkt for at opretholde den gode ydeevne af filtreringssystemet.
Derudover har støvsugerens tætningsdesign også stor betydning for garantien for luftfriskhed. En god tætningsstruktur kan forhindre ufiltreret luft i at lække, hvilket sikrer, at al indåndet luft gennemgår en komplet filtreringsproces, undgår ufuldstændig rengøring og luftforureningsproblemer forårsaget af luftlækage.