往復式壓縮機能提供幾磅壓強或壓強極高的氣體，可達35000lb/in2。往復式壓縮機的典型特征和往復泵一樣，它們都具有活塞、合適的吸氣閥、排氣閥、氣缸和驅動曲柄軸。壓縮機由一個或多個這樣的元件組成。單個或幾組元件并列則構成單級壓縮機。

　　許多的壓縮機，超出了單級冷庫壓縮機的范圍。因為壓縮比過大，會導致排氣溫度過高，或者會引起其他設計問題。因此，就必須使多組元件聯合成多級壓縮，它的壓縮過程由兩步或多步來完成。常見的是單段操作或多段操作，并且一般采用雙作用氣缸。 被壓縮的氣體通過閥門進出氣缸，而這些閥門被設定成在氣缸內外壓差達到期望值才動作。當氣缸內的壓力稍低于進氣壓力時，進氣閥打開；當氣缸內的壓力稍高于排氣壓力時，排氣閥打開。如果采用多段壓縮，實際中一般是在各段之間對氣體進行冷卻。

　　往復式壓縮機的排氣特點和往復泵類似。壓縮機的運行基本上認為是等熵的，且給出的效率與這個等熵基本相對應。熱力損失和流體摩擦可歸納為壓縮效率損失。機械摩擦損失就叫做機械損失。壓縮機總效率應是壓縮效率和機械效率的乘積。大多數往復式壓縮機的總效率為65%至80%。