其實(shí)二級壓縮就是把一級壓縮轉(zhuǎn)子和二級壓縮轉(zhuǎn)子組合在一個機(jī)殼內(nèi)，并分別通過斜齒輪直接傳動。自然空氣通過空氣過濾器進(jìn)入第一級壓縮，在壓縮腔與少量潤滑油混合，同時(shí)將混合氣體壓縮到級間壓力。壓縮后的氣體進(jìn)入冷卻通道，與大量油霧接觸，從而大大降低了溫度。降溫后的壓縮氣體進(jìn)入第二級轉(zhuǎn)子，進(jìn)行二次壓縮，被壓縮到最終排氣壓力。最后通過排氣法蘭排出壓縮機(jī)，完成整個壓縮過程。

根據(jù)工程熱力學(xué)理論，空壓機(jī)在壓縮過程中等溫壓縮最省功。（溫度高的時(shí)候氣體的密度越低，壓縮需要用的功就多）。不僅如此，等溫壓縮不但可以減少消耗的功，還能降低壓縮后氣體的溫度，使空壓機(jī)材料的使用更為寬廣和經(jīng)濟(jì)，使空壓機(jī)的運(yùn)行更為可靠。但是等溫壓縮，就要使氣體熱量隨時(shí)與外界交換，氣體溫度與外界相等，在實(shí)際工作中是不可能實(shí)現(xiàn)的。而通過分級壓縮加中間冷卻是降低排氣溫度的有效方法。

另外，兩對轉(zhuǎn)子同時(shí)做功，打氣速度快，出氣量大，這點(diǎn)是單級無可替代的優(yōu)勢。而且由于雙級壓縮，每級的壓縮比較單極壓縮要小很多，轉(zhuǎn)子和軸承受到的壓力小，再加上轉(zhuǎn)子直徑大、轉(zhuǎn)速低，所以運(yùn)行更可靠。

同等功率的電機(jī)做工產(chǎn)生的出氣量來說，雙級普遍比單級高13%-15%，相當(dāng)于90KW的一臺雙級壓縮空壓機(jī)同等能耗下能產(chǎn)出一臺110K單級壓縮空壓機(jī)的氣量。