螺杆式空压机的基本结构如下图所示。在压缩机的机体中，平行地配置着一对相互啮合的螺旋形转子。通常将齿形厚者称为阳转子或阳螺杆；将齿形薄者称为阴转子或阴螺杆。一般阳转子与原动机连接，由阳转子带动阴转子转动。转子排气端上的球轴承使转子实现轴向定位，并承受压缩机中的轴向力。在压缩机机体的两端，分别开设一定形状和大小的孔口。一个供吸气用，称为吸气孔口；另一个供排气用，称为排气孔口。(一般从上进气，从下排气) 。
螺杆式空压机的工作循环可分为吸气（1）、压缩（2）（3）和排气（4）三个过程。随着转子旋转，每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环。被密封在齿间容积中的气体随齿移动所占据的体积也随之减小，导致压力升高，从而实现气体的压缩过程，当齿间容积与排气孔口连通后，即开始排气过程。
单螺杆空压机的工作原理是通过两个星轮的交互转动，因为它们的配置是对称的，这样就将空间划分为两个，而各自分别对其中的气体进行压缩,平衡力对称是单螺杆机最大的特点, 现制造商还要解决塑料星轮和螺杆之间高速高温下星轮会磨损过大的难题,才能保证产气量不会下降过快。