หลักการของเครื่องอัดอากาศคือการดูดอากาศเข้ามาแล้วอัดโดยใช้เครื่องอัดอากาศ จากนั้นจึงเพิ่มแรงดันและเก็บไว้ในถังแก๊ส
หลักการทำงานของเครื่องอัดอากาศขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีการบีบอัดที่แตกต่างกัน และสามารถแบ่งออกได้เป็นหลายประเภทตามเกณฑ์การจำแนกประเภทที่แตกต่างกัน ประเภททั่วไป ได้แก่ เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบ เครื่องอัดอากาศแบบสกรู และเครื่องอัดอากาศแบบแรงเหวี่ยง หลักการทำงานของเครื่องอัดอากาศสามประเภทนี้โดยทั่วไปมีดังนี้
1. เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบ (แบบลูกสูบ): มอเตอร์ไฟฟ้าขับเคลื่อนเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องอัดอากาศให้หมุนผ่านข้อต่อ เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่จากศูนย์ตายบนไปยังศูนย์ตายล่าง วาล์วดูดจะเปิดขึ้น และอากาศภายนอกจะเข้าสู่กระบอกสูบผ่านตัวกรอง เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่กลับจากศูนย์ตายล่างไปยังศูนย์ตายบน วาล์วดูดจะปิดลง และก๊าซในกระบอกสูบจะถูกอัดเมื่อปริมาตรของกระบอกสูบลดลง โดยความดันจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เมื่อความดันภายในกระบอกสูบสูงกว่าความดันก๊าซภายนอกวาล์วปล่อย วาล์วปล่อยจะเปิดขึ้น และอากาศอัดจะเข้าสู่ถังเก็บอากาศผ่านท่อ
2. เครื่องอัดอากาศแบบสกรู: เมื่อโรเตอร์ตัวผู้และตัวเมีย (หรือที่เรียกว่าสกรู) หมุนวนอยู่ภายในกระบอกสูบ ช่องว่างระหว่างร่องฟันโรเตอร์จะขยายออก และอากาศภายนอกจะถูกดูดเข้าไป ขณะที่สกรูหมุนต่อไป อากาศจะถูกอัดและเคลื่อนตัวจากด้านดูดไปยังด้านปล่อยตามแนวแกนของโรเตอร์ เมื่ออากาศถูกอัดจนมีแรงดันถึงระดับหนึ่ง อากาศจะถูกปล่อยออกไปยังถังเก็บอากาศผ่านทางช่องปล่อย
3. เครื่องอัดอากาศแบบแรงเหวี่ยง: เครื่องอัดอากาศแบบแรงเหวี่ยงจะเร่งความเร็วของอากาศผ่านใบพัดที่หมุนอยู่ และเพิ่มแรงดันผ่านตัวกระจายและตัวหมุนวน (volute) อากาศจะเข้าสู่เครื่องอัดอากาศผ่านทางช่องรับอากาศ จะถูกเร่งความเร็วโดยใบพัดและถูกเหวี่ยงออกด้านนอก ใบพัดจะหมุนอย่างต่อเนื่อง และก๊าซจะถูกดูดเข้าและออกอย่างต่อเนื่อง เพื่อรักษาอัตราการไหลของก๊าซให้คงที่