二級壓縮機的原理是天然空氣通過空氣過濾器進入壓縮的第一階段，在壓縮室內與少量潤滑油混合，同時將混合物壓縮到級間壓力。壓縮氣體進入冷卻通道，與大量油霧接觸，大大降低了溫度。冷卻後的壓縮氣體進入二級轉子進行二次壓縮，壓縮至最終排氣壓力。最後，壓縮機通過排氣法蘭排出，完成整個壓縮過程。

空氣經過第一級壓縮後，通過加強燃油噴射冷卻，降低第二級吸氣溫度，空氣進行等壓壓縮，減少壓縮功。

兩級壓縮通常采用等壓比來設定級間壓力，因此每級壓縮比遠低於單級壓縮比。轉子間的回流泄漏大大減少，容積效率和絕熱效率大大提高，壓縮氣體產量也相應提高。

該機具有低壓級和高壓級組成的雙級壓縮。根據壓縮機的排氣量，低壓級約占70%，高壓級約占30%，形成3:1或2:1的排氣比。

首先，低壓級從吸入式蒸發器壓縮到中壓，然後排放到中冷器（中冷器）中，由節流的液態氟進行冷卻。然後，高壓級從冷卻器吸入並壓縮到冷凝壓力（高壓）並排入冷凝器進行冷卻。這是其壓縮（過程）的原理，央視廣告動畫圖上可以清楚地看到，壓縮機兩側各有一個小氣缸，大氣缸左側為低壓級吸氣分離氣缸；小氣缸右側為高壓級中冷器（氣缸）。在運行過程中，兩側將空氣送入壓縮機。

兩級壓縮製冷循環，將製冷劑壓縮過程分為兩個階段，低壓製冷劑蒸汽從蒸發器（壓力P0）首先進入低壓壓縮機，在其中壓縮到中壓PM，經過中冷再進入高壓壓縮機，壓縮到冷凝壓力pk，進入冷凝器。這樣，各級壓力比可以適度，由於中間冷卻，而壓縮機可以降低工作消耗，可靠性、經濟性都得到提高。

當蒸發溫度較低時，兩級壓縮製冷循環可達到以下目的：

降低壓比，避免和減少高壓比的損失

比如降低壓縮機的排氣溫度，增加實際的氣體輸送量，提高冰箱運行的平衡性。

最大的特點（優點）是克服了傳統第一級壓縮比過大、在冷熱溫度下運行不正常、甚至無法運行的缺點。兩級壓縮可以克服和改變這種缺陷。