离心式空压机用于压缩气体的主要部件是高速旋转的叶轮和流通面积逐渐增大的扩压器。工作流程为，当叶轮高速旋转时，气体伴随着旋转，在离心力的作用下，气体被甩到后面的扩压器中去，而在叶轮处形成气体稀薄地带，外界新鲜气体进入叶轮。叶轮不停地旋转，气体不断地吸入并甩出，实现对气体的加压。

　　一般情况下，离心式空压机采用多级叶轮的技术路线。多级叶轮采用对置的布置方式，用来消除叶轮转动产生的轴向力的影响。通常，离心式空压机会在高压侧增加平衡盘用以抵消轴向力。平衡盘可以较小直推轴承的负荷，提升空压机的寿命。

　　扩压器通道设计原理为，离心式压缩机通过叶轮首先将原动机的机械能转变为气体的静压能和动能。此后，气体在流经扩压器的通道时，流道截面逐渐增大，前面的气体分子流速降低，后面的气体分子不断涌流向前，使气体的绝大部分动能又转变为静压能，也就是进一步起到增压的作用。