往復式壓縮機基于與內燃機相同的原理（即活塞、環(huán)、氣缸和閥門）。不同之處在于活塞頂部的氣體壓縮而不是燃燒。往復式壓縮機通常用于每級需要高壓縮比（排氣壓力與吸氣壓力之比）且流量不高且工藝空氣/氣體相對干燥的情況。
往復式壓縮機利用氣缸內活塞的運動來壓縮空氣。當活塞向下移動時，排氣閥關閉，氣缸內產生真空，迫使進氣閥打開并將空氣吸入氣缸。隨著活塞向上移動，進氣門關閉，壓縮空氣通過排氣門離開氣缸。
潤滑通常通過使用飛濺潤滑或加壓中央系統(tǒng)來實現(xiàn)。非常大的活塞壓縮機在活塞空氣閥區(qū)域的頂部有直接噴射或滴注潤滑。小型（最高20馬力）風冷往復式壓縮機通常使用SAE 30發(fā)動機油或ISO 68至100 R&O或抗磨油潤滑；50 hp及更大功率的往復式壓縮機通常有兩個獨立的潤滑系統(tǒng)：
1.壓縮機頭簧片閥的滴灌系統(tǒng)，需要非碳化合成酯或二酯潤滑劑：ISO 100或150
2.曲軸箱潤滑，需要SAE 30或40發(fā)動機油或ISO 100或150抗磨油。
對于大型水平十字頭活塞壓縮機，氣缸油的選擇取決于氣體的溶解能力，以防止?jié)櫥蛷臍飧滋咨蠜_走現(xiàn)代潤滑油中通常使用酯類和二酯類。但幾年前，使用了含有動物脂肪或植物油（天然酯）的復合油。
