單向流潔凈室過去常被稱為層流潔凈室或平行流潔凈室，從美國聯邦標準209C開始正式被稱為單向流潔凈室。單向流潔凈室定義為氣流以均勻的截面風速，沿著平行流線以單一方向在全室截面上通過的潔凈室。
單向流潔凈室靠送風氣流“活塞”般的擠壓作用，迅速把室內污染物排出。在潔凈室內，從送風口到回風口，氣流流經途中的斷面基本上沒有什么變化。送風，靜壓箱和過濾器起到均壓作用，全室斷面上的流速比較均勻，在工作區內流線單向平行，沒有渦流。
在單向流潔凈室內，潔凈氣流不是一股或幾股，而是充滿全室斷面，所以這種潔凈室不是靠摻混稀釋作用，而是靠推出作用將室內的污染空氣沿整個斷面排至室外，從而達到凈化室內空氣的目的。因此，有人稱單向流潔凈室的氣流為“活塞流” “平推流” “被擠壓的弱空氣射流”。潔凈空氣好比一個空氣活塞，沿著房間這個“氣缸”，向前（下）推進，把原有的含塵濃度高的空氣擠壓出房間。
保證單向流潔凈室特性（高潔凈度和快速自凈恢復能力）的重要先決條件有兩個：
1、來流的潔凈度。
2、來流的活塞流情況。
為了保證“活塞”作用的實現，所采取的重要措施是在頂棚或墻面上滿布過濾器。由于過濾器和頂棚都是有邊框的，所以不可能的滿布過濾器。
過濾器的滿布程度用滿布比來衡量。滿布比定義為：
滿布比=空氣過濾器凈截面面積/潔凈室布置過濾器截面面積
國家標準和設計規范對單向流潔凈室的滿布比都做出了明確規定，一般情況下滿布比應達到80%。我國GB 50073-2013《潔凈廠房設計規范》規定，垂直單向流潔凈室滿布比不應小于60%，水平單向流潔凈室不應小于40%，否則就是局部單向流了。對于單向流潔凈室，假定過濾器滿布比達到100% (連邊框都沒有)，則在室內整個高度和斷面上，都是平行單向氣流而無渦流區。理想情況下，過濾器后房間內的含塵濃度只取決于過濾器送風濃度。如果過濾器不是100%滿布，而有一個比例(即滿布比)，此時就有渦流區，滿布比不同的單向流潔凈室，其含塵濃度是不同的。同樣，人員密度不同的單向流潔凈室含塵濃度也不同，所以要適當控制單向流潔凈室的人員數量。
當空氣過濾器布置在靜壓箱之外，靜壓箱的送風面為阻漏層時，由于阻漏層既有一定的阻力，又有全面透氣性能和過濾亞微米微粒的性能，它使靜壓箱中的氣流又經過一次具有阻漏效果的過濾。空氣過濾器與阻漏層之間為連續的潔凈空間，出風面之前的管路仍為封閉系統，阻漏層實際上是空氣過濾器末端的延伸，阻漏層上通氣面積可以等同于過濾器面積，此時滿布比的表達式為：
潔凈氣流滿布比=送風面上潔凈氣流通過面積/送風面全部截面面積