螺桿式空壓機的基本結構如下圖所示。在壓縮機的機體中，平行地配置著一對相互嚙合的螺旋形轉子。通常將齒形厚者稱為陽轉子或陽螺桿；將齒形薄者稱為陰轉子或陰螺桿。一般陽轉子與原動機連接，由陽轉子帶動陰轉子轉動。轉子排氣端上的球軸承使轉子實現軸向定位，并承受壓縮機中的軸向力。在壓縮機機體的兩端，分別開設一定形狀和大小的孔口。一個供吸氣用，稱為吸氣孔口；另一個供排氣用，稱為排氣孔口。(一般從上進氣，從下排氣) 。

螺桿式空壓機的工作循環可分為吸氣（1）、壓縮（2）（3）和排氣（4）三個過程。隨著轉子旋轉，每對相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環。被密封在齒間容積中的氣體隨齒移動所占據的體積也隨之減小，導致壓力升高，從而實現氣體的壓縮過程，當齒間容積與排氣孔口連通后，即開始排氣過程。

單螺桿空壓機的工作原理是通過兩個星輪的交互轉動，因為它們的配置是對稱的，這樣就將空間劃分為兩個，而各自分別對其中的氣體進行壓縮,平衡力對稱是單螺桿機Z大的特點, 現制造商還要解決塑料星輪和螺桿之間高速高溫下星輪會磨損過大的難題,才能保證產氣量不會下降過快。