Keď sa piest vo valci pohybuje doprava, tlak v ľavej komore piestu vo valci je nižší ako atmosférický tlak PA, sací ventil sa otvorí a vonkajší vzduch sa nasaje do valca. Tento proces sa nazýva kompresný proces. Keď je tlak vo valci vyšší ako tlak P vo výstupnom vzduchovom potrubí, výfukový ventil sa otvorí. Stlačený vzduch je privádzaný do potrubia na prenos plynu. Tento proces sa nazýva výfukový proces. Piestový pohyb piestu je tvorený mechanizmom posúvača kľuky poháňaným motorom. Rotačný pohyb kľuky sa premieňa na posuvný - vratný pohyb piestu.

Piestové vzduchové kompresory majú mnoho štruktúrnych foriem. Podľa konfiguračného režimu valca ho možno rozdeliť na vertikálny, horizontálny, uhlový, symetrický a na protiľahlý typ. Podľa kompresných radov je možné ich rozdeliť na jednostupňový, dvojstupňový a viacstupňový. Podľa režimu nastavenia ho možno rozdeliť na mobilný typ a pevný typ. Podľa režimu riadenia je možné rozdeliť na typ vykládky a typ tlakového spínača. Medzi nimi režim riadenia vykládky znamená, že keď tlak v zásobníku vzduchu dosiahne nastavenú hodnotu, vzduchový kompresor nezastaví chod, ale vykoná nekomprimovanú prevádzku otvorením poistného ventilu. Tento stav voľnobehu sa nazýva operácia vykládky. Režim ovládania tlakovým spínačom znamená, že keď tlak v zásobníku vzduchu dosiahne nastavenú hodnotu, vzduchový kompresor automaticky zastaví chod.

Výhody piestového vzduchového kompresora sú jednoduchá konštrukcia, dlhá životnosť a ľahko realizovateľná veľká kapacita a vysoký tlak. Nevýhodou sú veľké vibrácie a hluk, a pretože výfuk je prerušovaný, existuje impulzný výstup, takže je potrebná vzduchová nádrž.