Когда возвратно-поступательный поршень в цилиндре перемещается вправо, давление в левой камере поршня в цилиндре ниже, чем атмосферное давление PA, всасывающий клапан открывается, и наружный воздух всасывается в цилиндр. Этот процесс называется процессом сжатия. Когда давление в цилиндре выше, чем давление P в выпускном воздуховоде, выпускной клапан открывается. Сжатый воздух направляется в газопровод. Этот процесс называется выхлопным. Возвратно-поступательное движение поршня формируется кривошипно-скользящим механизмом, приводимым в действие двигателем. Вращательное движение кривошипа преобразуется в скольжение - возвратно-поступательное движение поршня.

Поршневые воздушные компрессоры имеют множество конструктивных форм. В соответствии с режимом конфигурации цилиндра его можно разделить на вертикальный тип, горизонтальный тип, угловой тип, симметричный тип баланса и противоположный тип. По серии сжатия его можно разделить на одноступенчатый, двухступенчатый и многоступенчатый. По режиму настройки его можно разделить на мобильный тип и фиксированный тип. По режиму управления его можно разделить на тип разгрузки и тип реле давления. Среди них режим управления разгрузкой означает, что когда давление в резервуаре для хранения воздуха достигает заданного значения, воздушный компрессор не прекращает работу, а выполняет работу без сжатия, открывая предохранительный клапан. Это состояние холостого хода называется операцией разгрузки. Режим управления реле давления означает, что когда давление в резервуаре для хранения воздуха достигает заданного значения, воздушный компрессор автоматически останавливается.

Преимуществами поршневого воздушного компрессора являются простая конструкция, длительный срок службы, простота реализации, большая мощность и высокое выходное давление. К недостаткам относятся большая вибрация и шум, а поскольку выхлоп прерывистый, имеется импульсный выход, поэтому требуется резервуар для хранения воздуха.