兩級壓縮螺桿空壓機將自然空氣通過空氣過濾器進入機內壓縮，在壓縮腔與少量潤滑油混合，同時將混合氣體壓縮到級間壓力。壓縮后的氣體進入冷卻通道，與大量油霧接觸，從而大大降低了溫度。降溫后的壓縮氣體進入第二級轉子，進行二次壓縮，被壓縮到終排氣壓力。后通過排氣法蘭排出壓縮機，完成整個壓縮過程。

高節能型的雙級壓縮空壓機的，采用雙級主機設計，使空壓機的比功率達到高效。

1、雙級壓縮技術：是以降低能耗為目的。兩對轉子是并聯形式，第一級壓縮到3bar的壓力，通過級間冷卻后降低溫度，進入第二級再壓縮到目標壓力。

2、高節能型兩級螺桿空壓機，結構更簡單、運行更可靠。因為采用兩級壓縮技術，轉子的轉速下降，軸承負荷降低，可靠性更高。同時，采用級間冷卻方式，取消中間冷卻器，減少管路接頭，減少了泄漏點，提高機組可靠性。

雙級壓縮螺桿空壓機的節能體現：

①減少內部泄露：螺桿壓縮機的陰陽轉子之間是非接觸的，與機殼之間會產生泄漏三角區。如果螺桿主機的壓縮比大，則導致回流損失大。而兩級壓縮主機由于降低的了壓縮比，回流損失小，主機的效率高。同樣的功率可以產生更多的壓縮空氣。

②減少壓縮比：氣體在壓縮時，會產生大量的壓縮熱。如果壓縮比大，壓縮熱產生的多，大量的機械能被轉化為熱能，而未能轉化為壓力能。雙級壓縮過程分別在第一級和第二級完成壓縮，每一級的壓縮比減少超過50%。這可以很明顯的減少每一級轉子的負荷。同時，通過級間冷卻，排氣溫度得到了降低，冷卻水的需求量也得到了降低。

③冷卻需求降低：兩級壓縮機組的壓縮比低，導致機組產生的壓縮熱少，同時兩級之間還有級間冷卻。因此，同樣氣量和壓力的狀況下，冷卻系統的負荷降低，減少冷卻系統的能量損失和消耗。