二级压缩就是把一级压缩转子和二级压缩转子组合在一个机壳内，并分别通过斜齿轮直接传动。自然空气通过空气过滤器进入第一级压缩，在压缩腔与少量润滑油混合，同时将混合气体压缩到级间压力。压缩后的气体进入冷却通道，与大量油雾接触，从而大大降低了温度。
降温后的压缩气体进入第二级转子，进行二次压缩，被压缩到最终排气压力。最后通过排气法兰排出压缩机，完成整个压缩过程
不仅如此，定温压缩不但可以减少消耗的功，还能降低压缩后气体的温度，使空压机材料的使用更为宽广和经济，使空压机的运行更为可靠。但是定温压缩，就要使气体热量随时与外界交换，气体温度与外界相等，在实际工作中是不可能实现的。而通过分级压缩加中间冷却是降低排气温度的有效方法。 另外，两对转子同时做功，打气速度快，出气量大，这点是单级无可替代的优势。