活塞式制冷壓縮的工作循環可分為吸氣過程、壓縮和排氣過程、膨脹過程。現簡述如下:

吸氣過程活塞向下運動時，排氣閥自行關閉，氣缸內的壓力迅速下降。當氣缸內的壓力低于吸氣室中壓力時，吸氣閥便自行開啟，制冷劑蒸氣從吸氣室通過吸氣閥進入氣缸內。當活塞運行到下止點(死點)時，吸氣過程結束。壓縮過程即將開始。

壓縮和排氣過程活塞向上運動，吸氣閥自行關閥，氣缸內的壓力即刻上升，當氣缸內的蒸氣壓力上升到大于排氣室中壓力時，排氣閥自行開啟，氣缸內的制冷劑蒸氣經排氣閥進入排氣室，直到活塞運行到上止點時排氣過程結束。

膨脹過程活塞再次向下運動，排氣閥關閉，氣缸余隙容積中還殘留著少量與排氣壓力相等的蒸氣。隨著活塞下行，這部分蒸氣體積膨脹。顯然，余隙容積中殘留的氣體膨脹后要在氣缸內占據一小部分吸氣容積，使一部分蒸氣反復地在氣缸內壓縮和膨脹。所以余隙容積越小越好。往復活塞式壓縮機因為結構和工藝上的需要，余隙容積不能完全消除。一般應控制在一個合適的范圍。