双螺杆式压缩机的工作原理基于一对互相啮合、反向旋转的螺旋形齿转子。阳转子的凸起齿与阴转子的凹槽形成工作容积，类似于传统压缩机的气缸。这些容积通过转子的旋转周期性地改变，实现气体的吸气、压缩和排气过程。
首先，吸气过程开始于转子旋转时，阳转子的一个齿脱离阴转子的槽，形成逐渐扩大的齿间容积，与吸气孔口连通，气体进入。当齿间容积达到最大时，吸气过程结束，但此时阳转子与阴转子的齿间容积是独立的。
接着，压缩过程开始，随着转子继续旋转，阳转子齿间的气体在与阴转子齿的相互挤入中被压缩。当两转子齿形成"V"字形基元容积时，气体的压缩达到最大。随着容积减小，气体被压缩，直至与排气孔口连通，进入排气过程。
在排气阶段，基元容积持续缩小，将压缩后的气体送至排气管。整个过程循环进行，不同基元容积按顺序工作，形成螺杆式压缩机的完整工作循环。
转子的移动也导致压力分布的区域差异，凸齿与凹齿相向的一面形成高压力区，而相背的一面形成低压力区。吸气和排气孔口的布置是为了适应这种压力分布，吸气孔口位于低压力区，排气孔口位于高压力区。