در كمپرسورهاي پيستوني با حركت پيستون بسمت عقب گاز بدرون سيلندر وارد گرديده و فضاي درون سيلندر را پر می كند. در حركت رو بجلو، با اعمال نيرو از سوي پيستون گاز حبس شده در سيلندر متراكم مي گردد. جهت سهولت در ورود و خروج گاز در سيلندر و ايجاد شرايط لازم براي تراكم آن در حركت رو به جلوي پيستون، اين كمپرسورها مجهز به سوپاپهاي مكش و دهش مي باشند. جهت شناخت مقدماتي عملكرد كمپرسورهاي پيستوني مي توان تلمبه هاي باد دستي را مورد بررسي قرار داد، چرا كه اين تلمبه ها ضمن سادگي در رفتار داراي تمامي مشخصه هاي يك كمپرسور پيستوني مي باشند.

تلمبه ها شامل پيستون، سيلندر و سوپاپهاي مكش و دهش بوده و نيروي محركه لازم براي تراكم هوا توسط نيروي انساني تامين مي گردد. سوپاپ دهش اين كمپرسورها همان والو (Valve) لاستيك دوچرخه بوده كه مانع از نشت هوا از لاستيك (قسمت دهش) بدرون تلمبه در هنگام حركت رو بعقب پيستون (مرحله مكش ) مي گردد. سوپاپ مكش اين تلمبه ها بر روي پيستون آن نصب گرديده است. اين قطعه بصورت فنجاني شكل (Cup-Shaped) بوده كه از جنس چرم و يا مواد مشابه آن ساخته شده است.

در حالت مكش، در اثر حركت رو بعقب پيستون، هواي جلوي پيستون منبسط شده و درون سيلندر خلاء ايجاد مي شود. با توجه به اينكه هواي سمت بيرون پيستون تحت فشار اتمسفر قرار دارد، همين امر باعث جدا شدن قطعه چرمي از كناره سيلندر گرديده و هوا مي تواند از اين طريق وارد سيلندر شده و آن را پر نمايد.

در حركت رو بجلوي پيستون، با كاهش حجم گاز ، فشار گاز درون سيلندر افزايش يافته و نيروي حاصل از آن برروي قطعه چرمي اثر نموده و باعث چسبيدن آن به كناره پيستون گرديده و موجب آب بند كردن پيستون شده و مانع ازنشت گاز از كناره پيستون خارج مي شود.

با تراكم گاز در سيلندر و افزايش فشار هواي حبس شده در آن، لحظه اي فرا مي رسد كه فشار درون سيلندر، از فشار درون تيوب لاستيك بيشتر شده و باعث باز شدن سوپاپ لاستيك گرديده و هواي متراكم شده از درون سيلندر به داخل لاستيك فرستاده مي شود. بديهي است هر چه فشار درون لاستيك بيشتر باشد، سوپاپ آن ديرتر باز شده و انرژي بيشتري براي تراكم گاز و ارسال آن بداخل لاستيك مورد نياز مي باشد. بعبارت ديگر اگر مقاومتي در جلوي تلمبه نباشد و مستقيمًا به اتمسفر متصل باشد ، براي تخليه گاز از درون تلمبه به انرژي ناچيزي نياز خواهد بود. براين اساس مي توان نتيجه گرفت كه:

در كمپرسورهای پيستونی انرژي لازم براي تراكم گاز به فشار دهش بستگي دارد. از سوي ديگر فشار دهش قابل دسترس در اين كمپرسور ها به مقاومت موجود در مقابل جريان گاز بستگی داشته كه توسط عوامل مكانيكی و حرارتی داراي محدوديت هائي مي باشد ولي به سرعت حركت پيستون و خواص گاز مورد تراكم مرتبط نمي باشد.

هنگامی كه پيستون به انتهاي كورس تراكم خود مي رسد، اگر دسته پيستون آزاد شود ، بطور خود كار به سمت عقب بر مي گردد. چرا كه همواره در پايان حركت رو به جلوي پيستون، بين پيستون و انتهاي سيلندر مقداري فاصله هوائي وجود دارد كه اصلاحًا فضاي مرده(Volume Clearance) ناميده مي شود. اين فضا حاوي گاز متراكم شده بوده كه به بيرون فرستاده نشده است. با آزاد كردن دسته پيستون انرژي پتانسيل ذخيره شده در گاز باقيمانده در فضاي مرده بر روي پيستون نيرو وارد كرده و آن را بسمت عقب مي راند. بديهي است با عقب رفتن پيستون ، گاز حبس شده در فضاي مرده منبسط شده و تا زماني كه فشار درون سيلندر به فشار ات مسفر نرسد، پيستون داراي حركت رو بعقب خواهد بود . بررسي موارد ذكر شده در بالا داراي نتايج جالبي مي باشد كه نياز به بررسي و تجزيه و تحليل بيشتري دارد.

اولا انبساط گاز موجب انجام كار مفيدي مي گردد كه نمونه اي از آن حركت رو بعقب پيستون مي باشد، بعبارت ديگر بخشي از انرژي صرف شده در مرحله تراكم، در اين فرآيند بازيابي مي شود، يعني وجود فضاي مرده در كمپرسور باعث هدر رفتن تمامي انرژي مكانيكی نمي گردد.

ثانيا در مرحله انبساط گاز حبس شده در فضاي مرده و كاهش فشار آن تا فشار مكش كمپرسور هيچگونه گازی از بيرون وارد سيلندر نمي شود و فقط هنگامی كه تعادل فشار در دو سمت پيستون برقرار گرديد، حركت رو بعقب پيستون موجب ايجاد خلاء در سيلندر گرديده و از اين به بعد گاز مكش مي تواند از طريق سوپاپ مكش وارد سيلندر شود. ثالثا راندمان حجمی كمپرسوری كه داراي فضای مرده مي باشد (كه البته وجود آن الزامی است) به درصد فضاي مرده مرتبط است.
حركت رفت و برگشتی پيستون از طريق ميل لنگ (Crank Shaft) و شاتون (Connecting Rod) تامين مي شود. سوپاپهای مكش و دهش نصب شده در بالاي سيلندر در جهت عكس يكديگر عمل مي كنند.
هنگامي كه فشار در داخل سيلندر از فشار مكش كمتر شود سوپاپ مكش باز شده و برعكس اگر فشار درون سيلندر با فشار مكش مساوي و يا بيشتر باشد، سوپاپ مكش بسته مي شود.
سوپاپها اساسا يك شير يك طرفه بوده كه در شرايط عادي (فشار دو سمت آن يكسان باشد ) بسته است . بسته بودن سوپاپها بوسيله نيروي فنر (يا فنر هائي) كه در آن بكار برده شده است صورت مي گيرد. بنابراين براي باز شدن سوپاپ مكش، لازم است كه فشار درون سيلندر، آنقدر كاهش يابد كه اختلاف فشار بين لوله خط مكش و داخل سيلندر بحدي برسد كه بتواند بر نيروي وارده از سوي فنر نيز غلبه نمايد.

علاوه بر آن، جريان گاز از درون سوپاپها نيز بلحاظ مقاومتی كه در مسير جريان گاز وجود دارد باعث افت فشار مي گردد. وجود دو پديده فوق بسهم خود نياز به صرف انرژي داشته كه بر خلاف انرژي لازم براي تراكم گاز حبس شده در فضاي مرده قابل بازيابي نبوده وبايد آن را بعنوان انرژي از دست رفته شده تلقي كرد.
سوپاپ دهش نيز هنگامی باز مي شود كه فشار درون سيلندر از فشار خط دهش بيشتر شود. در اين مر حله نيز نيروي لازم براي غلبه بر نيروي فنر (فنرها ) و از دست رفت انرژي ناشي از اصطكاك موجود در مسير عبور گاز از درون سوپاپها بايد مورد توجه قرار گيرد. همانند سوپاپهاي مكش، انرژي مصرف شده براي غلبه بر نيروي فنر و از دست رفت انرژي ناشي از اصطكاك حاصل از عبور جريان گاز از درون سوپاپها ، بعنوان از دست رفت انرژی محسوب مي شود كه جزء معايب كمپرسورها پيستونی محسوب مي شوند.