离心式压缩机工作原理主要是由于旋转的叶轮对气流做功，把能量传给气流。气流一方面相对于叶片来说，是沿着两个叶片所夹的流道流出叶轮，而另一方面又随着叶轮一起转动。当叶轮转动时气流对于机壳的运动是上述两种运动的叠加。叶轮对气体作功一方面提高了气体的静压能，由进口压力P1升高至出口压力P2，提高了气体的动能。另一方面克服了气流在流动过程中的全部损失(叶轮流动中的流动损失、叶轮的轴盘、轮盖的外侧及轮缘同周围气体的摩擦所产生的轮阻损失等)。
离心式压缩机的主要技术参数有:吸入状态下的输气量、压缩比、叶轮形式、马赫数与音速转速和比转数、最终出口压力和温度、轴功率效率和特性曲线。
离心式压缩机设有往复运动机构，零部件和易损件少，结构简单，体积小，重量轻，工作可靠，运转平稳，输气量大并且连续均匀，能耗低，容易操作，便于维护，还可采用进气口导叶阀实现在10%~100%范围内的制冷量调节。但在小制冷量时，效率低于活塞机。工况改变时，如流量过小，冷凝器中的制冷剂蒸气会回流至压缩机，引起机器强烈振动而不能工作。此外，由于转速高，需在传动部分设置增速器。现在，当蒸发温度不太低而制冷量又要求很大时，多选用离心式制冷压缩机，如大型中央空调系统的冷源，就多采用离心式冷水机组。
当蒸发温度比较低，排汽压力要求比较高时，可采用多级离心式压缩机，它由几个工作叶轮串联组成。为把气体导入下一级增压，在前级扩压器后面设置弯道和回流器，以改变气体流向和逐渐减小气体的旋绕，将气体均匀引入下一级叶轮的人口。空调冷凝压力与蒸发压力比不大，通常采用单级离心机。
