螺桿式壓縮機汽缸內裝有一對互相嚙合的螺旋形陰陽轉子，兩轉子都有幾個凹形齒，兩者互相反向旋轉。轉子之間和機殼與轉子之間的間隙僅為5～10絲，主轉子（又稱陽轉子或凸轉子），通過由發動機或電動機驅動（多數為電動機驅動），另一轉子（又稱陰轉子或凹轉子）是由主轉子通過噴油形成的油膜進行驅動，或由主轉子端和凹轉子端的同步齒輪驅動。所以驅動中沒有金屬接觸（理論上）。轉子的長度和直徑決定壓縮機排氣量（流量）和排氣壓力，轉子越長，壓力越高；轉子直徑越大，流量越大。
螺旋轉子凹槽經過吸氣口時充滿氣體。當轉子旋轉時，轉子凹槽被機殼壁封閉，形成壓縮腔室，當轉子凹槽封閉后，潤滑油被噴入壓縮腔室，起密封。冷卻和潤滑作用。當轉子旋轉壓縮潤滑劑+氣體（簡稱油氣混合物）時，壓縮腔室容積減小，向排氣口壓縮油氣混合物。當壓縮腔室經過排氣口時，油氣混合物從壓縮機排出，完成一個吸氣——壓縮——排氣過程。
螺桿機的每個轉子由減摩軸承所支承，軸承由靠近轉軸端部的端蓋固定。進氣端由滾柱軸承支承，排氣端由一以對靠的賀錐滾柱支承通常是排氣端的軸承使轉子定位，也就是止推軸承，抵抗軸向推力，承受徑向載荷，并提供必須的軸向運行最小間隙。
工作循環可分為吸氣、壓縮和排氣三個過程。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。

螺桿式壓縮機的優點
螺桿壓縮機與活塞壓縮機相同，都屬于容積式壓縮機。就使用效果來看螺桿空壓機有如下優點：
1）可靠性高。螺桿壓縮機零部件少，沒有易損件，因而它運轉可靠，壽命長，大修間隔期可達4-8萬小時。
2）操作維護方便。螺桿壓縮機自動化程度高，操作人員不必經過長時間的專業培訓，可實現無人值守運轉。
3）動力平衡好。螺桿壓縮機沒有不平衡慣性力，機器可平穩地高速工作，可實現無基礎運轉，特別適合作移動式壓縮機，體積小、重量輕、占地面積少。
4）適應性強。螺桿壓縮機具有強制輸氣的特點，容積流量幾乎不受排氣壓力的影響，在寬闊的范圍內能保持較高效率，在壓縮機結構不作任何改變的情況下，適用于多種工況。
螺桿式壓縮機和往復的重型水冷卻式壓縮機相比，每單位馬力的原始投資要低30%。這自然在操作上，螺桿壓縮機是壓縮機中最簡單的類型之一。用噴油來控制壓縮機排氣溫度是如此地有效，使得壓縮機的負荷允計在寬廣的范圍內變化。
濕冷凍劑：
這種壓縮機能用于壓縮潮濕冷凍劑，甚至在偶然出現帶液的情況也對壓縮機無絲毫影響。這種壓縮機沒有易損壞的氣閥，沒有需要用潤滑劑冼凈的滑動表面，也沒有任何部件受到過度的負載。
油泡沫：
在開車時，壓縮機的油系統中不會產生泡沫。和往復式壓縮機不同，油箱內保持壓縮機的排氣壓力，因此在開車時，油壓力的升高抵消油與冷凍劑形成泡沫的傾向。
油溫：
油輸送到壓縮機內的溫度應保持在制造廠推薦的范圍內。對壓縮機而言，這個范圍很寬，要求并不嚴格。但是，如果油溫過低，由于油的粘度較高會使濾油器壓降增加到超過正常數值，從而影響濾油器的壽命。如果油溫過高，壓縮機的排氣溫度可能超過允許范圍，而且油溫每升高10℃，壓縮機容量也將相應降低1%～1。5%。當然，利用手動閥或恒溫閥調節油冷卻的給水是非常容易控制油溫的。