離心式壓縮機的核心部件是葉輪，通常設計成徑向或向后傾斜的葉片結構。當電動機或其他驅動裝置帶動葉輪高速旋轉時，吸入的氣體在葉輪入口處獲得動能，隨著葉片通道的引導，氣體在離心力作用下沿著徑向方向加速，并在離心力和流道收縮的共同作用下，其速度能轉化為壓力能。經過葉輪流道后，氣體壓力得到提升，隨后進入擴壓器（如蝸殼或擴散管），在那里氣體速度逐漸降低，而壓力進一步升高，終以較高的壓力排出壓縮機。