Les compresseurs rotatifs à vis utilisent une paire de vis hélicoïdales, souvent appelées rotors, avec des lobes des deux côtés. L'air est poussé à travers le compresseur et à travers les lobes d'un espace plus grand vers un espace plus petit, ce qui comprime l'air. Comme pour les compresseurs à pistons, certaines conceptions utilisent deux étages de compression pour atteindre efficacement des pressions plus élevées et des volumes plus importants.
Les compresseurs à vis lubrifiés à l'huile utilisent un fluide pour sceller les espaces entre les rotors, ce qui permet également à un rotor d'entraîner l'autre, tout en introduisant une petite quantité d'huile dans le flux d'air.
Les compresseurs à vis sans huile utilisent des tolérances de synchronisation très serrées entre les lobes du rotor au lieu d'un fluide, de sorte qu'il n'y a pas d'huile pour pénétrer dans le flux d'air.
Parce que les rotors fonctionnent en continu, ils produisent un flux d'air sans impulsion. Bien qu'ils ne soient pas aussi silencieux que les compresseurs de type scroll, ils sont généralement plus silencieux que les compresseurs à piston.