Nguyên lý làm việc chính của máy nén khí trục vít bao gồm một cặp rôto nam và nữ lồng vào nhau, quay với tốc độ cao trong vỏ máy nén để nạp, nén và xả khí. Khi động cơ dẫn động các cánh quạt, không khí đi vào buồng nén qua cổng nạp; với vòng quay liên tục của cánh quạt, thể tích không khí giảm dần trong khi áp suất của nó tăng đều đặn, cuối cùng dẫn đến lượng khí nén đầu ra ổn định. Trong giai đoạn nạp, khoảng trống giữa các thùy rôto mở rộng, hút không khí bên ngoài vào vỏ máy nén. Khi bước vào giai đoạn nén, các rôto đực và rôto cái nối với nhau, giữ không khí giữa các rôto và vỏ, và lực nén đạt được khi không gian kín này giảm đi. Khi khí nén đạt đến áp suất chỉ định, nó sẽ được xả qua cổng thoát vào hệ thống lưu trữ không khí, sẵn sàng để sử dụng bởi thiết bị được kết nối. Toàn bộ quá trình này hoạt động liên tục, cho phép máy nén khí trục vít cung cấp nguồn khí ổn định và không bị gián đoạn.
Để đảm bảo thiết bị hoạt động trơn tru, máy nén khí trục vít thường được trang bị hệ thống bôi trơn, làm mát và tách khí. Dầu bôi trơn có nhiều chức năng: nó không chỉ làm giảm ma sát giữa các cánh quạt mà còn hoạt động như chất bịt kín và làm mát. Sau khi hỗn hợp khí-dầu nén trải qua quá trình phân tách, không khí được thải ra để sử dụng, trong khi dầu bôi trơn được tuần hoàn trở lại hệ thống để tiếp tục chức năng, nhờ đó nâng cao cả hiệu quả vận hành và tuổi thọ của thiết bị.
