活塞式空压机压力范围广，在一般压力范围内对材料的要求低，其材料多为普通钢材和铸铁。但由于活塞式空压机采用曲柄滑块传动机构，故转速不高；单机排气量大于500m3/min时，机器显得大而重；结构复杂，易损件多，维修量大；运转时有振动；输气不连续，压力有脉动，因此，活塞式空压机一般适用于中、小排气量。
当活塞由内止点向外止点返回运动时，吸气阀关闭，气缸内的空气被压缩，压力升高，此过程为压缩过程。当压力超过排气阀外的气压时，在压力差的作用下排气阀打开，压力不再增高，压缩过程结束，开始排气过程。
当活塞运动到气缸外止点时，排气过程完毕，活塞返行，缸内残留的空气开始膨胀。当压力低于吸气阀外的空气压力时，吸气阀又打开重新吸气，此时完成了一个循环。气体经一级气缸压缩后排至中间冷却器，然后进入二级气缸，再次压缩后排入风包19。这样活塞重复地往返运动，不断地把压缩气体送入风包中，以供使用。
活塞式空压机可按气缸中心线位置、气缸容积的利用方式、压缩级数、气缸的冷却方式和气缸内有无润滑油等进行分类。
（一）按气缸中心线位置分
按气缸中心线位置不同，活塞式空压机可分为立式、卧式和角度式三种。
立式空压机的气缸中心线与地面垂直。
卧式空压机的气缸中心线与地面平行。按气缸与曲轴的相对位置不同，卧式空压机又可分为一般卧式、对称平衡式和对置式三种。
角度式空压机的气缸中心线与水平线成一定角度布置。按气缸排列所呈形状不同，角度式空压机又可分为L型、V型、W型、S型。（二）按气缸容积的利用方式分
按气缸容积的利用方式不同，活塞式空压机可分为单作用式和双作用式两种。其中，单作用式空压机中，活塞往复运动时，吸、排气只在活塞一侧进行，在一个工作循环中完成一次吸、排气；双作用式空压机中，活塞往复运动时，两侧均能吸、排气，在一个工作循环中完成两次吸、排气。
（三）按压缩级数分
按压缩级数不同，活塞式空压机可分为单级、两级和多级空压机。其中，单级空压机中，气体经一级压缩到达终了压力；两级空压机中，气体经两级压缩到达终了压力；多级空压机种，气体经两级以上压缩到达终了压力。
（四）按气缸的冷却方式分
按气缸的冷却方式不同，活塞式空压机可分为水冷式和风冷式两种。其中，水冷式空压机用水对空压机各部分进行冷却；风冷式空压机用大气对空压机各部分进行冷却。
（五）按气缸内有无润滑油分
按气缸内有无润滑油，活塞式空压机可分为有润滑和无润滑两种。其中，有润滑空压机的气缸内注入润滑油对气缸和活塞环间润滑；无润滑空压机的气缸内不注入润滑油对气缸和活塞环间润滑，而是采用聚四氟乙烯这种自润滑材料制作密封元件，如活塞环和密封环等。
