空壓機采用多級壓縮，可以通過在級間設置中間冷卻器的方法，使被壓縮氣體在經過一級壓縮后，進行等壓冷卻，來降低溫度，再進入下一級氣缸。而溫度降低、密度增大，這樣比較利于進一步壓縮，相比第一次壓縮可以節省耗功量，級數越多省的功耗就越多越接近于等溫壓縮
噴油螺桿空壓機的空壓機已經非常接近定溫過程。如到達飽和狀態后繼續壓縮繼續冷卻的話，將有冷凝水析出。這些冷凝水如果與壓縮空氣一起進入油氣分離器（油箱）內，會使冷卻油乳化，影響潤滑效果。
所以，為了防止冷凝水的產生，壓縮腔內的溫度不能過低，一定大于冷凝溫度。如排氣壓力為11bar（A）的空壓機，冷凝溫度為68℃，當壓縮腔內溫度低于68℃時，將有冷凝水析出。而噴油螺桿空壓機的排氣溫度不能過低。
二、提高容積利用率
空壓機
如果壓力比愈大，則余隙容積內殘留氣體膨脹愈劇，氣缸有效容積則愈小。在極限情況下，甚至能夠出現余隙容積內的氣體在氣缸內完全膨脹后，壓力仍不低于吸氣壓力，這時就無法繼續吸、排氣，氣缸的有效容積就變成了零。這樣自然就可以使氣缸有效容積增大，從而提高氣缸容積的利用率。
三、降低排氣溫度
壓縮機的排除氣體的溫度是隨壓縮比的增加而升高的，壓縮比越高排氣溫度就越高，但是排氣溫度過高是不可以的。在潤滑壓縮機過程中，潤滑油溫度搞了會降低粘度，當溫度升高過高時容易在缸內及閥門上形成積碳，加劇磨損，會出現發生爆炸。所以采用多級壓縮降低排氣溫度，同時比較耐高溫。
而分級壓縮可以降低螺桿空壓機的排氣溫度，同時也可使空壓機的熱力過程盡可能地向定溫壓縮靠近，以達到節能效果，但并不是絕對的。對于排氣壓力13bar以下的螺桿空壓機而言，由于其在壓縮過程中低溫的冷卻油，壓縮過程已經接近了定溫過程，沒必要再進行二級壓縮。
四、降低作用在活塞桿上的氣體力
活塞壓縮機上，當壓縮比較高而采用單級壓縮時，氣缸直徑較大，就有較高的氣體終壓作用在較大活塞面積上，活塞上的氣體里就較大。