活塞压缩机是靠活塞在气缸中作往复运动来压缩气体的机械，所需的动力由电动机提供，其工作过程如图3-9所示。当电动机带动曲轴7旋转时，通过连杆6、十字头8、活塞杆5，使活塞3在气缸4中做往复运动。曲轴每旋转一周，活塞在气缸内往复一次。依靠进、排气阀的配合，相继完成吸气、压缩、排气和余气膨胀的过程，组成一个工作循环。
1）吸气过程。当活塞从左端极限位置（左死点）向右运动时，气缸内容积增大，压力降低。当压力低于进气管压力时，气体将进气阀1顶开，气体开始进入气缸，直到活塞移到气缸右端极限位置（右死点）为止。
2）压缩过程。当活塞从右死点向左运动时，缸内的气体体积缩小，压力升高，进气阀将自动关闭。此时，排气阀尚未顶开，随着气体体积不断缩小，压力逐渐提高，直至达到排气压力。
3）排气过程。当气缸内压力超过排气管内压力时，气缸内的气体将排气阀顶开。随着活塞继续向左运动，气体逐渐排出，直至左死点位置。
4）余气膨胀过程。由于活塞与气缸盖之间总留有一定的间隙，以免发生碰撞。同时，在进、排气阀处也有一定的空间。它们所占的体积叫余隙容积，用V。
表示。因此，当活塞在左死点位置时，缸内有压力的气体不能全部排出，而当活塞向右移动时，剩余的有压力的气体膨胀，称余气膨胀过程。只有当活塞向右移至某一位置，余气膨胀到缸内压力低于吸气管压力时，才能开始新的吸气过程。
随着机器转动，活塞不断做往复运动，周而复始地进行上述循环过程。当活塞两侧都进行上述循环时，称双作用压缩机。制氧中用的活塞压缩机大都属于双作用式。
