活塞式高壓空氣充氣泵的工作是氣缸、氣閥和在氣缸中作往復運動的活塞所構成的工作容積不斷變化來完成。如果不考慮活塞式高壓空氣充氣泵實際工作中的容積損失和能量損失（即理想工作過程），則活塞式高壓空氣充氣泵曲軸每旋轉一周所完成的工作，可分為膨脹，吸氣，壓縮和排氣過程。
當曲軸旋轉時，通過連桿的傳動，活塞便做往復運動，由氣缸內壁、氣缸蓋和活塞頂面所構成的工作容積則會發生周期性變化。活塞從氣缸蓋處開始運動時，氣缸內的工作容積逐漸增大，這時，氣體即沿著進氣管，推開進氣閥而進入氣缸，直到工作容積變到最大時為止，進氣閥關閉;活塞反向運動時，氣缸內工作容積縮小，氣體壓力升高，當氣缸內壓力達到并略高于排氣壓力時，排氣閥打開，氣體排出氣缸，直到活塞運動到極限位置為止，排氣閥關閉。當活塞再次反向運動時，上述過程重復出現。總之，曲軸旋轉一周，活塞往復一次，氣缸內相繼實現進氣、壓縮、排氣的過程，即完成一個工作循環。
活塞高壓空氣充氣泵特點：
優點：
1 、適用壓力范圍廣，不論流量大小，均能達到所需壓力;
2 、熱效率高，單位耗電量少;
3 、適應性強，即排氣范圍較廣，且不受壓力高低影響，能適應較廣闊的壓力范圍和制冷量要求;
4 、可維修性強;
5 、對材料要求低，多用普通鋼鐵材料，加工較容易，造價也較低廉;
6 、技術上較為成熟，生產使用上積累了豐富的經驗;
7 、裝置系統比較簡單;
缺點：
1 、轉速不高，機器大而重;
2 、結構復雜，易損件多，維修量大;
3 、排氣不連續，造成氣流脈動;
4 、運轉時有較大的震動。
活塞式高壓空氣充氣泵在各種用途，特別是在中小制冷范圍內，成為制冷機中應用最廣、生產批量最大的一種機型。活塞式高壓空氣充氣泵分類的方法很多，名稱也各不相同，通常有如下幾種分類方法：
一、按高壓空氣充氣泵的氣缸位置(氣缸中心線)可分為：
(1)臥式高壓空氣充氣泵，氣缸均為橫臥的(氣缸中心線成水平方向)。
(2)立式高壓空氣充氣泵氣缸均為豎立布置的(直立高壓空氣充氣泵)。
(3)角式高壓空氣充氣泵，氣缸布置成L型、V型、W型和星型等不同角度的。
二、按高壓空氣充氣泵氣缸段數(級數)可分為：
(1)單段高壓空氣充氣泵(單級)：氣體在氣缸內進行一次壓縮。
(2)雙段高壓空氣充氣泵(兩級)：氣體在氣缸內進行兩次壓縮。
(3)多段高壓空氣充氣泵(多級)：氣體在氣缸內進行多次壓縮。
三、按氣缸的排列方法可分為：
(1)串聯式高壓空氣充氣泵：幾個氣缸依次排列于同一根軸上的多段高壓空氣充氣泵，又稱單列高壓空氣充氣泵。
(2)并列式高壓空氣充氣泵：幾個氣缸平行排列于數根軸上的多級高壓空氣充氣泵，又稱雙列高壓空氣充氣泵或多列高壓空氣充氣泵。
(3)復式高壓空氣充氣泵：由串聯和并聯式共同組成多段高壓空氣充氣泵。
(4)對稱平衡式高壓空氣充氣泵：氣缸橫臥排列在曲軸軸頸互成180度的曲軸兩側，布置成H型，其慣性力基本能平衡。(大型高壓空氣充氣泵都朝這方向發展)。
四、按活塞的壓縮動作可分為：
(1)單作用高壓空氣充氣泵：氣體只在活塞的一側進行壓縮又稱單動高壓空氣充氣泵。
(2)雙作用高壓空氣充氣泵：氣體在活塞的兩側均能進行壓縮又稱復動或多動高壓空氣充氣泵。
(3)多缸單作用高壓空氣充氣泵：利用活塞的一面進行壓縮，而有多個氣缸的高壓空氣充氣泵。
(4)多缸雙作用高壓空氣充氣泵：利用活塞的兩面進行壓縮，而有多個氣缸的高壓空氣充氣泵。
五、按高壓空氣充氣泵的排氣終壓力可分為：
(1)低壓空氣充氣泵：排氣終了壓力在3～10表壓。
(2)中壓空氣充氣泵：排氣終了壓力在10～100表壓。
(3)高壓空氣充氣泵：排氣終了壓力在100～1000表壓。
(4)超高壓空氣充氣泵：排氣終了壓力在1000表壓以上。
六、按高壓空氣充氣泵排氣量的大小可分為：
(1)微型高壓空氣充氣泵：輸氣量在1米3/分以下。
(2)小型高壓空氣充氣泵：輸氣量在1～10米3/分以下。
(3)中型高壓空氣充氣泵：輸氣量在10米3/分～100米3/分。
(4)大型高壓空氣充氣泵：輸氣量在100米3/分。
七、按高壓空氣充氣泵的轉速可分為：
(1)低轉數高壓空氣充氣泵：在200轉/分以下。
(2)中轉數高壓空氣充氣泵：在200～450轉/在50分。
(3)高轉數高壓空氣充氣泵：在450～1000轉/分。
八、按傳動種類可分為：
(1)電動高壓空氣充氣泵：以電動機為動力者;
(2)氣動高壓空氣充氣泵：以蒸汽機為動力者;
(3)以內燃機為動力的高壓空氣充氣泵;
(4)以汽輪機為動力的高壓空氣充氣泵。
九、按冷卻方式可分為：
(1)水冷式高壓空氣充氣泵：利用冷卻水的循環流動而導走壓縮過程中的熱量。
(2)風冷式高壓空氣充氣泵：利用自身風力通過散熱片而導走壓縮過程中的熱量。
十、按動力機與高壓空氣充氣泵之傳動方法可分為：
(1)裝置剛體聯軸節直接傳動高壓空氣充氣泵或稱緊貼接合高壓空氣充氣泵。
(2)裝置撓性聯軸節直接傳動高壓空氣充氣泵。
(3)減速齒輪傳動高壓空氣充氣泵。
(4)皮帶(平皮帶或三角皮帶)傳動高壓空氣充氣泵。
(5)無曲軸--連桿機構的自由活塞式高壓空氣充氣泵。
(6)正體構造高壓空氣充氣泵--即摩托高壓空氣充氣泵動力機氣缸與高壓空氣充氣泵座整體制成，并用共同的曲軸的高壓空氣充氣泵。