کمپرسورهای پیستونی را باید مادر تمام کمپرسورهای امروزی دانست. این کمپرسورها ازلحاظ عملکرد بسیار شبیه به محفظۀ احتراق خودروها عمل می‌کنند؛ با این تفاوت که در لحظه فشرده‌سازی سیال دیگر خبری از جرقه و انفجار نبوده و گاز فشرده‌شده، باید از سمت شیر خروجی به بیرون هدایت شود. برای بررسی کمپرسورهای رفت و برگشتی می‌توان آن‌ها را به‌صورت بخش‌های جداگانه بررسی کرد. عمل فشرده‌سازی در یک کمپرسور پیستونی به کمک رفت‌وبرگشت پیستون‌ها در داخل سیلندر انجام می‌شود.
کمپرسور پیستونی قدیمی‌ترین و رایج‌ترین کمپرسور در بین کمپرسورهای صنعتی است که در انواع تک یا دومرحله‌ای، روغن‌کاری شده یا بدون روغن، با تعداد سیلندرهای مختلف در پیکربندی‌های مختلف موجود است. به‌استثنای کمپرسورهای بسیار کوچک که دارای سیلندرهای عمودی هستند، V شکل برای کمپرسورهای کوچک رایج‌ترین است.
در کمپرسورهای دوکاره و بزرگ، L شکل با سیلندر فشار پایین عمودی و سیلندر فشار بالا افقی مزایای بسیار زیادی را ارائه می‌دهد و رایج‌ترین طراحی آن‌ها شده است.
کمپرسورهای روغن‌کاری شده معمولاً با روانکاری پاششی یا روانکاری فشاری کار می‌کنند. اکثر کمپرسورها دارای شیرهای خودکار هستند. یک شیر خودکار از طریق اثر اختلاف فشار در دو طرف دیسک باز و بسته می‌شود.
کمپرسورهای پیستونی بدون روغن
کمپرسورهای پیستونی بدون روغن دارای رینگ‌های پیستونی هستند که از PTFE یا کربن ساخته‌شده‌اند و همچنین، می‌توان پیستون و دیواره سیلندر را مانند کمپرسورهای labyrinth (دندانه‌دار) کرد. ماشین‌های بزرگ‌تر مجهز به یک سر متقاطع و درزگیر روی پین‌ها و یک قطعه میانی تهویه شده برای جلوگیری از انتقال روغن از میل‌لنگ به داخل محفظه تراکم هستند. کمپرسورهای کوچک‌تر اغلب دارای یک میل‌لنگ با یاتاقان‌هایی هستند که به‌طور دائم درزگیری می‌شوند.
کمپرسور پیستونی با سیستم ورودی متشکل از دو دیسک فولادی ضدزنگ.
هنگامی‌که پیستون به سمت پایین حرکت می‌کند و هوا را به داخل سیلندر می‌کشد، بزرگ‌ترین دیسک خم می‌شود تا به سمت پایین جمع شود و به هوا اجازه عبور دهد.
هنگامی‌که پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند، دیسک بزرگ به سمت بالا جمع می‌شود و روی جایگاه می‌بندد. عملکرد انعطاف‌پذیر دیسک کوچک به هوای فشرده اجازه می‌دهد تا از سوراخ در سوپاپ عبور کند.
