Zadaniem sprężarki tłokowej jest podwyższenie ciśnienia gazu lub wymuszenie jego przepływu wewnątrz instalacji pneumatycznej (nadanie energii kinetycznej). W sprężarce ciśnienie ssawne jest nieznacznie niższe od ciśnienia atmosferycznego (na tyle tylko by zachować zdolność ssania), zaś ciśnienie tłoczone znacznie wyższe od atmosferycznego. Sprężarka w czasie pracy wydziela dużą ilość ciepła, które musi być odprowadzone. Układy chłodzenia sprężarek tłokowych są bardzo podobne do układów chłodzenia silników spalinowych. Dla mniejszych jednostek stosuje się chłodzenie bezpośrednie (energia cieplna oddawana jest poprzez obudowę sprężarki), dla większych sprężarek tłokowych chłodzenie następuje w sposób pośredni za pośrednictwem chłodnicy i/lub wentylatora). Sam sprężony gaz w wielu przypadkach jest również chłodzony poprzez zastosowanie chłodzenia międzystopniowego (intercooler).
Sprężarki tłokowe działają na zasadzie sprężania wyporowego, gdzie powietrze jest zasysane do komory sprężania, której wlot zostaje zamknięty. Następnie objętość komory się zmniejsza i powietrze jest sprężane. Jeżeli ciśnienie osiągnie taką samą wartość jak ciśnienie panujące w rozgałęźnym kanale wylotowym, to zawór zostaje otwarty i powietrze pod stałym ciśnieniem zostaje wypuszczone przy stale zmniejszającej się objętości komory sprężania.
Sprężarki są szeroko stosowane zarówno w przemyśle (napęd różnego rodzaju narzędzi - kluczy pneumatycznych, szlifierek, wiertarek, młotów, piaskowanie, malowanie natryskowe, dystrybucja gazów technicznych, pompowanie opon samochodowych, przetłaczanie gazu ziemnego, podnoszenie ciśnienia w układach turbin gazowych, turbodoładowanie silnika spalinowego), transport materiałów sypkich, jak i w gospodarstwie domowym (chłodziarka, wentylator, odkurzacz, suszarka do włosów, i inne).
W technice występuje często konieczność uzyskiwania stosunkowo wysokich ciśnień sprężanego gazu. Ponieważ gaz jest ściśliwy, więc do jego sprężenia potrzebna jest znaczna ilość energii. Zapotrzebowanie energetyczne procesu sprężania można obniżyć poprzez zastosowanie chłodzenia międzystopniowego. Sprężanie przebiega wtedy w dwóch etapach: wstępnie sprężony gaz przepływa przez chłodnicę międzystopniową (będącą wymiennikiem ciepła), po czym jest dalej sprężany w następnej części sprężarki. Zwykle w technice stosuje się jedną chłodnicę międzystopniową.
Korzyści energetyczne wynikają z mniejszej pracy sprężania gazu o niższej temperaturze. Wstępnie sprężony gaz (po sprężaniu adiabatycznym) posiada temperaturę odpowiednio wyższą od temperatury otoczenia, więc stosunkowo łatwo jest go schłodzić. Po schłodzeniu praca sprężania (praca pobrana przez sprężarkę do uzyskania odpowiedniego ciśnienia) będzie mniejsza.
