Primární pracovní princip šroubového vzduchového kompresoru zahrnuje pár vzájemně do sebe zapadajících samčích a samičích rotorů, které se otáčejí vysokou rychlostí uvnitř skříně kompresoru pro nasávání, stlačování a vypouštění vzduchu. Když motor pohání rotory, vzduch vstupuje do kompresní komory přes sací otvor; při nepřetržité rotaci rotorů se objem vzduchu postupně zmenšuje, zatímco jeho tlak neustále stoupá, což nakonec vede ke stabilnímu výkonu stlačeného vzduchu. Během sací fáze se prostory mezi lopatkami rotoru rozšiřují a nasávají vnější vzduch do skříně kompresoru. Po vstupu do kompresní fáze se samčí a samičí rotory do sebe zapadají, zachycují vzduch mezi rotory a skříní, a komprese je dosaženo, když se tento uzavřený prostor zmenšuje. Jakmile stlačený vzduch dosáhne určeného tlaku, je vypuštěn výstupním otvorem do systému skladování vzduchu, připraven k použití připojeným zařízením. Celý tento proces probíhá nepřetržitě a umožňuje šroubovému vzduchovému kompresoru dodávat stabilní a nepřerušovaný přívod vzduchu.
Aby bylo zajištěno hladké fungování zařízení, jsou šroubové vzduchové kompresory obvykle vybaveny systémy mazání, chlazení a separace. Mazací olej plní několik funkcí: nejen snižuje tření mezi rotory, ale také působí jako těsnicí prostředek a zajišťuje chlazení. Poté, co směs stlačeného oleje-projde oddělením, je vzduch vypuštěn k použití, zatímco mazací olej je recirkulován zpět do systému, aby pokračoval ve své funkci, čímž se zvyšuje provozní účinnost i životnost zařízení.
