離心式壓縮機的原理是通過葉片向空氣施加動能，不像容積式使用油或水，工廠內用氣的壓縮級數為2~4級。
一、離心式壓縮機的主要結構
1、葉輪（葉片輪）
是向空氣施加動能的部分，過去是以精密鑄造的方式生產，但在開發出高速5軸加工機后，更多采用切削加工的方式。這種方式的實際生產工時數少，成本低廉。其材質一般使用了不會腐蝕的鈦合金或不銹鋼。
從原理上看，壓縮級數越多越接近于等溫壓縮，其效率越高。如考慮中間冷卻器的壓力損失及軸封裝置產生的泄露，2級壓縮與3級壓縮的效率之差大約為3.5%，3級壓縮與4級壓縮的效率之差約為1%。
由于流體數值分析的進步，其處理軟件已經不存在購買門檻，因此老牌制造商在技術與數據積累方面的優勢已經消失。葉輪單體的效率也達到95%，已沒有多大的改善余地。
由于干螺桿壓縮機的螺桿與螺桿的接觸會燒焦并受損，因此對精度的管理非常重要，但離心式壓縮機的葉輪即使與蝸殼發生稍許接觸也不致于燒焦并發生事故。運轉中的葉輪由于離心力引起的形變或蝸殼的形變，致使實際運轉時葉輪的出口并不存在縫隙。如在運轉結束后進行拆分查看，則大多數情況下能夠確認輕微接觸的痕跡。也就是說其結構非常安全。
2、擴壓器
對葉輪加速的空氣進行減速，并轉變為壓力的裝置被稱為擴壓器。
如不帶葉片（無葉片式）則空氣多沿圓周方向流動，到達下游渦室（蝸殼）的距離變長。一般地，通過安裝固定式葉片將氣流角度改變為沿半徑方向來縮短通過的距離，減少通路的摩擦損失。該通路存在隧道式、葉片式、無葉片式等。
1983年九州大學的妹尾泰利教授在ASME公布了其開發的小展弘比葉片擴壓器（低密度型），在效率與流量范圍內非常實用，得到了全世界的廣泛采用。妹尾泰利教授在當時并未申請權，因此該項技術在世界范圍內使用都不受限制。
流體力學當中，對空氣的減速要比加速困難。因此擴壓器的改良開發難度要高于旋轉葉輪的開發，目前在實際使用上的損失約在10%左右，還存在進步的空間，有待進一步的開發改良。