シリンダ内の往復ピストンが右に移動すると、シリンダ内のピストンの左室の圧力が大気圧PAよりも低くなり、吸入弁が開き、外気がシリンダ内に吸入されます。この工程を圧縮工程といいます。シリンダ内の圧力が出力空気管内の圧力 P よりも高くなると、排気弁が開きます。圧縮空気は送気管に送られます。この工程を排気工程といいます。ピストンの往復運動は、モーターで駆動されるクランクスライダー機構によって形成されます。クランクの回転運動は、ピストンの往復運動であるスライドに変換されます。

ピストン式空気圧縮機には多くの構造形態があります。シリンダーの構成モードに応じて、垂直型、水平型、角型、対称バランス型、対向型に分けることができます。圧縮シリーズによると、一段式、二段式、多段式に分けられます。設定モードにより、可動式と固定式に分けられます。制御モードにより、アンロード式と圧力スイッチ式に分けられます。このうち、アンロード制御モードとは、空気貯蔵タンク内の圧力が設定値に達した場合、空気圧縮機の運転を停止せず、安全弁を開いて無圧縮運転を行うモードです。このアイドリング状態をアンロード運転と呼びます。圧力スイッチ制御モードとは、空気貯蔵タンク内の圧力が設定値に達すると、空気圧縮機が自動的に停止することを意味します。

ピストン空気圧縮機の利点は、構造が単純で、耐用年数が長く、大容量と高圧出力を実現しやすいことです。欠点は振動や騒音が大きいことと、排気が断続的であるためパルス出力があるため、空気貯蔵タンクが必要です。