一级压缩转子和二级压缩转子组合在一个机壳内，并分别通过斜齿轮直接传动。自然空气通过空气过滤器进入第一级压缩，在压缩腔与少量润滑油混合，同时将混合气体压缩到级间压力。压缩后的气体进入冷却通道，与大量油雾接触，从而大大降低了温度。降温后的压缩气体进入第二级转子，进入二级压缩，被压缩到终排气压力。后通过排气法兰排出压缩机，完成压缩过程。
因为在温度高时，气体的密度低，压缩需要用的功就越多，因此空压机在压缩过程中等温压缩是省功的。不仅如此，等温压缩不但可以减少消耗的功，还能降低压缩后气体的温度，使空压机的运行更为可靠。但是等温压缩在实际工作中是不可能实现的，而通过分级压缩加中间冷却是降低排气温度的有效方法。
两对转子同时做工，打气速度快，产气量大，这是单级压缩无可替代的优势。而且由于两级压缩，每级的压缩比较单级压缩要小很多，转子和轴承受到的压缩小，再加上转子的直径大、转速