螺杆式空气压缩机的核心部件是压缩机主机，是容积式压缩机中的一种，空气的压缩是靠装置于机壳内互相平行啮合的阴阳转子的齿槽之容积变化而达到。转子副在与它精密配合的机壳内转动使转子齿槽之间的气体不断地产生周期性的容积变化而沿着转子轴线，由吸入侧推向排出侧,完成吸入、压缩、排气三个工作过程：
吸气
阳转子按逆时针方向旋转，阴转子按顺时针方向旋转，吸气过程即将开始时，齿前端的型线完全啮合，且即将与吸气孔口连通。 随着转子开始运动，由于齿的一端逐渐脱离啮合而形成了齿间容积，这个齿间容积的扩大，在其内部形成了一定的真空，而此齿间容积又仅与吸气口连通，因此气体便在压差作用下流入其中。在随后的转子旋转过程中，阳转子齿不断从阴转子的齿槽中脱离出来，齿间容积不断扩大，并与吸气孔口保持连通。从某种意义上讲，也可以把这个过程看成是活塞（阳转子齿）在气缸（阴转子齿槽）中滑动。
吸气过程结束时的转子位置最显著的特征是齿间容积达到最大值，随着转子的旋转，齿间容积在此位置与吸气孔口断开，吸气过程结束。
压缩
在压缩过程中，阳转子沿顺时针方向旋转，阴转子沿逆时针方向，此时，气体被转子齿和机壳包围在一个封闭的空间中，齿间容积由于转子齿的啮合就要开始减小。
随着转子的旋转，齿间容积由于转子齿的啮合而不断减小。被密封在齿间容积中的气体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。压缩过程可一直持续到齿间容积即将与排气孔口连通之前。
排气
在排气过程中，齿间容积与排气孔口连通后，即开始排气过程。随着齿间容积的不断缩小，具有排气压力的气体过程通过排气孔口被排出。这个过程一直继续到齿末端的型线完全啮合。此时，齿间容积内的气体通过排气孔口被完全，封闭的齿间容积的体积将变为零。