Pistonlu kompresörler bütün endüstriyel kompresörler içinde en eski ve en yaygın olarak kullanılan kompresörlerdir. Pistonlu hava kompresörleri pozitif yer değiştirmeli (deplasmanlı) kompresörlerdir. Bunun anlamı, havanın kapalı bir hacim içinde ötelenerek sıkıştırılması, yüksek basınçlı tarafa doğru ötelenmesidir. Düşük basınçlı taraftan yüksek basınçlı tarafa doğru hava akışı olması ve buna karşılık öteleyen elemanın, örneğin: pistonun hareketinin itme şeklinde olması. Pistonlu hava kompresörlerinde silindir içinde hareket eden pistonun sürekli yer değiştirmesiyle (ötelemesiyle) hava sıkıştırılır.

Pistonlu hava kompresörleri hava soğutmalı veya su soğutmalı, (silindir içinde, pistonun etrafında, yağ olup olmaması açısından) yağlı veya yağsız tip olabilmektedir; paket/ünite olarak (kapalı kasa içinde) yapılabilir ve geniş bir basınç ve kapasite seçim olanağı sağlayacak şekilde çeşitlendirilmiş modelleri olabilmektedir. Pistonlu hava kompresörlerinde sıkıştırma (kompresyon) pistonun sadece bir tarafa/yöne (yukarıya, emme yönünün tersine) hareketi esnasında gerçekleşiyorsa, tek (yönde) etkili; her iki yöne (aşağı ve yukarı veya sağa ve sola) hareketi esnasında da sıkıştırma oluyorsa, çift (yönde) etkili pistonlu kompresör olarak adlandırılır.

Emiş vafleri silindir içindeki basınç (pistonun emiş etkisiyle azalarak) hava emiş/giriş basıncından az düşük olunca açar. Çıkış valfleri silindir içindeki basınç (pistonun sıkıştırma etkisiyle yükselerek) kompresör çıkış basıncından az yüksek olunca açar.