Daudzi gaisa attīrītāji kā galvenās filtrēšanas sistēmas izmanto augstas efektivitātes daļiņu gaisa filtrus, kas pazīstami arī kā HEPA filtri. Gaisa attīrītāji, kas izmanto HEPA filtrus, samazina alergēnu, putekļu un mikroskopisko daļiņu daudzumu gaisā. HEPA filtri ir pazīstami ar savu efektivitāti šo gaisā esošo daļiņu uztveršanā. Īsts HEPA gaisa attīrītājs parasti ir paredzēts, lai noņemtu 99.97% gaisā esošo daļiņu.
HEPA filtri tika izgudroti izmantošanai gaisa attīrītājos. Zinātnieki Manhetenas projektā 1940. gados izveidoja HEPA filtrēšanas sistēmu, lai laboratorijās no gaisa noņemtu radioaktīvās daļiņas. Gadu gaitā filtri ir zināmā mērā uzlaboti, un tagad tos izmanto attīrītājos tīrās telpās, slimnīcās un lidmašīnās, kā arī mājās un uzņēmumos.
Gaisa attīrītājos ir divi HEPA filtrēšanas līmeņi. Pirmais ir patiesais HEPA jeb absolūtais HEPA līmenis, kas uztver 99.97% no visām daļiņām, kuru izmērs ir 0.03 mikroni vai lielākas. Amerikas Savienotajās Valstīs šiem filtriem ir jāveic pārbaudes process, lai noteiktu, vai tiem ir šāds efektivitātes līmenis, lai tie tiktu sertificēti kā īsts HEPA filtrs. Īstiem HEPA filtriem parasti ir sērijas numurs, kas norāda, ka tie ir izturējuši testēšanas procesu.
Otrs HEPA filtra efektivitātes līmenis ir HEPA līdzīgais vai HEPA tipa filtrs. Tie vai nu nav izgājuši patieso HEPA testēšanu, vai arī nav atbilduši tās stingrajām prasībām. Šie filtri parasti ir 85–90% efektīvi gaisa daļiņu noņemšanā.
Filtrs HEPA gaisa attīrītājā parasti ir ar akordeonu salocīta HEPA kvalitātes filtrēšanas materiāla loksne. Ir trīs galvenie veidi, kā šis materiāls HEPA gaisa attīrītājā uztver daļiņas. Pirmkārt, lielākās daļiņas tiek notvertas, līdzīgi kā sietiņš notver tējas lapas, bet ļauj šķidrajai tējai iziet cauri. Šo filtrēšanas procesu sauc par pārtveršanu, un tas ir izplatīts lielākajā daļā gaisa filtrēšanas sistēmu.
Atšķirībā no daudziem citiem filtriem, HEPA filtri vienkārši neuztver daļiņas, kas ir lielākas par filtra mazākajām atverēm. Otro filtrēšanas veidu HEPA gaisa attīrītājā sauc par triecienu. Impaction izmanto cirkulāro gaisa plūsmu HEPA filtrā, lai daļiņas virzītu šķiedrās. Gaisam ejot cauri šķiedru loksnei, tas pārvietojas un pārvietojas, lai atrastu savu ceļu. Daļiņas seko strāvai un bieži tiek iesprostotas procesā.
Trešais filtrēšanas process, ko izmanto HEPA gaisa attīrītājs, ko sauc par difūziju, uztver mazākās daļiņas, galvenokārt tās, kuru izmērs ir 0.1 mikrons. Šīs daļiņas ir tik mazas, ka tās mijiedarbojas ar gaisa plūsmām molekulārā līmenī. Tie tiek noķerti, kad tie saskrienas ar gaisa molekulām, atlec un atsitās pret filtra šķiedrām.