離心式壓縮機工作原理主要是由于旋轉的葉輪對氣流做功，把能量傳給氣流。氣流一方面相對于葉片來說，是沿著兩個葉片所夾的流道流出葉輪，而另一方面又隨著葉輪一起轉動。當葉輪轉動時氣流對于機殼的運動是上述兩種運動的疊加。葉輪對氣體作功一方面提高了氣體的靜壓能，由進口壓力P1升高至出口壓力P2，提高了氣體的動能。另一方面克服了氣流在流動過程中的全部損失(葉輪流動中的流動損失、葉輪的軸盤、輪蓋的外側及輪緣同周圍氣體的摩擦所產生的輪阻損失等)。

離心式壓縮機的主要技術參數有:吸入狀態下的輸氣量、壓縮比、葉輪形式、馬赫數與音速轉速和比轉數、最終出口壓力和溫度、軸功率效率和特性曲線。

離心式壓縮機設有往復運動機構，零部件和易損件少，結構簡單，體積小，重量輕，工作可靠，運轉平穩，輸氣量大并且連續均勻，能耗低，容易操作，便于維護，還可采用進氣口導葉閥實現在10%~100%范圍內的制冷量調節。但在小制冷量時，效率低于活塞機。工況改變時，如流量過小，冷凝器中的制冷劑蒸氣會回流至壓縮機，引起機器強烈振動而不能工作。此外，由于轉速高，需在傳動部分設置增速器。現在，當蒸發溫度不太低而制冷量又要求很大時，多選用離心式制冷壓縮機，如大型中央空調系統的冷源，就多采用離心式冷水機組。

當蒸發溫度比較低，排汽壓力要求比較高時，可采用多級離心式壓縮機，它由幾個工作葉輪串聯組成。為把氣體導入下一級增壓，在前級擴壓器后面設置彎道和回流器，以改變氣體流向和逐漸減小氣體的旋繞，將氣體均勻引入下一級葉輪的人口。空調冷凝壓力與蒸發壓力比不大，通常采用單級離心機。