Процесс сжатия воздуха в поршневом компрессоре упрощенно можно представить с помощью графической диаграммы. На вертикальной оси диаграммы откладывают давление воздуха р, на горизонтальной – его объем V. Рядом с диаграммой помещают упрощенный рисунок поршневого компрессора. При крайнем правом положении поршня (рис. 21, а) цилиндр заполнен воздухом под атмосферным давлением. На диаграмме этому положению поршня соответствует точка 1.
При движении поршня влево (на рис. 21, б показано стрелкой) объем рабочей полости цилиндра уменьшается до 
. При этом всасывающий клапан закрыт (так как давление в полости цилиндра больше, чем давление в полости всасывания) и нагнетательный клапан закрыт (так как давление в полости нагнетания больше, чем давление в полости цилиндра) и давление воздуха в полости цилиндра повышается – в цилиндре происходит процесс сжатия (на диаграмме линия 1–2). Давление воздуха в полости цилиндра (точка 2) становится равным давлению воздуха в полости нагнетания 
. Затем нагнетательный клапан открывается и начинается процесс нагнетания, во время которого поршень через открытый нагнетательный клапан выталкивает сжатый воздух из цилиндров в полость нагнетания (рис. 21. в, линия 2- 3).
Точка 3 соответствует крайнему левому положению поршня. В этот момент поршень останавливается и меняет направление движения, поэтому он ничего не вытесняет из цилиндрической полости. Оба клапана закрыты. Необходимо иметь в виду, что часть сжатого воздуха объемом 
под давлением остается в цилиндре по окончании процесса нагнетания (рис. 21, г).
Рис. 21. Схема рабочего цикла и рабочих процессов поршневого компрессора (диаграмма p, V):
Pвс – давление всасывания; Vм – объем оставшегося в цилиндре после нагнетания сжатого воздуха; Pн – давление нагнетания; 1–4 – точки на диаграмме, соответствующие определенным положениям поршня я цилиндре
Далее поршень движется в противоположном направлении – вправо; объем полости цилиндра увеличивается, давление сжатого воздуха, оставшегося в объеме цилиндра, по окончании процесса нагнетания уменьшается – происходит процесс расширения оставшегося ранее сжатого газа (линия 3–4 на рис.21, д). Во время этого процесса давление газа в цилиндре больше, чем в полости всасывания, поэтому всасывающий клапан остается закрытым. Нагнетательный клапан тоже закрыт, так как давление воздуха в цилиндре меньше, чем давление воздуха в полости нагнетания.
Расширение оставшегося в цилиндре воздуха заканчивается в точке 4, когда давление воздуха в цилиндре сравняется с давлением воздуха в полости всасывания.
При дальнейшем движении поршня вправо всасывающий клапан открывается, объем полости цилиндра увеличивается и заполняется атмосферным воздухом, входящим через открытый всасывающий клапан из всасывающего трубопровода, – происходит процесс всасывания (линия 4–1 на рис. 21, е). Процесс всасывания заканчивается в точке 1, когда поршень достигает крайнего правого положения. С этого момента цикл работы компрессора повторяется.
Таким образом, характерная особенность объемного компрессора – периодическое уменьшение и увеличение объема рабочей полости компрессора.