Das Verdichtungselement in einem Drehzahnkompressor besteht aus zwei Rotoren, die sich in die entgegengesetzte Richtung in einer Verdichtungskammer drehen. Der Verdichtungsvorgang besteht aus Einlass, Verdichtung und Auslass. Während der Einlassphase wird Luft in die Verdichtungskammer gesaugt, bis die Rotoren den Einlass blockieren. Während der Verdichtungsphase wird die angesaugte Luft in der Verdichtungskammer komprimiert, welche sich beim Drehen der Rotoren zunehmend verkleinert. Der Auslassanschluss wird während der Verdichtung durch einen der Rotoren blockiert, während der Einlass offen ist, um neue Luft in den gegenüberliegenden Bereich der Verdichtungskammer zu saugen.

Der Auslass erfolgt, wenn einer der Rotoren den Auslassanschluss öffnet und die Druckluft aus der Verdichtungskammer gedrückt wird. Beide Rotoren werden über eine Reihe von Zahnrädern synchronisiert. Das maximale Druckverhältnis, das mit einem ölfrei verdichtenden Drehzahnkompressor erreicht wird, wird durch den Grenzwert für die Temperaturdifferenz zwischen Einlass und Auslass begrenzt. Folglich sind mehrere Stufen mit Zwischenkühlung für höhere Drücke erforderlich.