活塞式空壓機在氣缸內作往復運動的活塞向右移動時，氣缸內活塞左腔的壓力低于大氣壓力 p a ，吸氣閥開啟，外界空氣吸入缸內，這個過程稱為壓縮過程。當缸內壓力高于輸出空氣管道內壓力 p 后，排氣閥打開。活塞的往復運動是由電動機帶動的曲柄滑塊機構形成的。曲柄的旋轉運動轉換為滑動——活塞的往復運動。這種結構的壓縮機在排氣過程結束時總有剩余容積存在。在下一次吸氣時，剩余容積內的壓縮空氣會膨脹，從而減少了吸人的空氣量，降低了效率，增加了壓縮功。結構簡單，使用壽命長，并且容易實現大容量和高壓輸出。

用可靠性高的螺桿式空壓機取代易損件多、可靠性差的活塞式空壓機，已經成為必然趨勢。日本螺桿壓縮機1976年僅占27%，1985年則上升到85%。目前西方發達國家螺桿空壓機市場占有率為80%，并保持上升勢頭。螺桿空壓機具有結構簡單、體積小、沒有易損件、工作可靠、壽命長、維修簡單等優點。 螺桿空壓機有雙螺桿與單螺桿兩種。單螺桿空壓機的發明比雙螺桿空壓機晚十幾年，設計上雙螺桿式空壓機更趨合理、先進。雙螺桿空壓機克服了單螺桿空壓機不平衡、軸承易損的缺點；具有壽命長，噪音低，更加節能等優點。八十年代技術成熟后，其應用范圍在日漸擴大。 單螺桿空壓機又稱蝸桿空壓機，單螺桿空壓機的嚙合副由一個6頭螺桿和2個11齒的星輪構成。蝸桿同時與兩個星輪嚙合即使蝸桿受力平衡，又使排量增加一倍，空壓機的體積小，每分鐘只有9立方米（9m3/min）蝸桿空壓機的重量僅為活塞式的1/6。