很多人都知道，壓縮機兩級适合産高壓，一級适合産氣量大。有時候，還需要進行兩次以上的壓縮，為什麼需要分級壓縮呢？
當要求氣體的工作壓力較高時，采用單級壓縮不僅不經濟，有時甚至是不可能實作的，必須采用多級壓縮。多級壓縮就是将氣體從吸入開始，經過幾次升壓而達到所需要的工作壓力。
節省功率消耗
采用多級壓縮，可以通過在級間設定中間冷卻器的方法，使被壓縮氣體在經過一級壓縮後，先進行等壓冷卻，以降低溫度，再進入下一級氣缸。溫度降低、密度增大，這樣易于進一步壓縮，較之一次壓縮可以大大節省耗功量。是以在相同的壓力下多級壓縮做功的面積就比單級壓縮要少。級數越多省的功耗就越多越接近于等溫壓縮。
注意：噴油螺杆空壓機的空壓機已經非常接近定溫過程。如到達飽和狀态後繼續壓縮繼續冷卻的話，将有冷凝水析出。這些冷凝水如果與壓縮空氣一起進入油氣分離器（油箱）内，會使冷卻油乳化，影響潤滑效果。随着冷凝水的不斷增加，油位也會不斷上升，最後冷卻油将會随同壓縮空氣進入系統，污染壓縮空氣，對系統造成嚴重後果。
是以，為了防止冷凝水的産生，壓縮腔内的溫度不能過低，必須大于冷凝溫度。如排氣壓力為11bar（A）的空壓機，冷凝溫度為68℃，當壓縮腔内溫度低于68℃時，将有冷凝水析出。是以噴油螺杆空壓機的排氣溫度不能過低，即等溫壓縮的應用在噴油螺杆機中由于冷凝水的問題受到了限制。
提高容積使用率
由于制造、安裝以及運作三方面的原因，氣缸内的餘隙容積總是不可避免的，而餘隙容積不僅直接減小了氣缸的有效容積，而且其中所殘留的高壓氣體還必須膨脹至吸氣壓力，氣缸才能開始吸入新鮮氣體，這樣就等于進一步減小了氣缸的有效容積。
不難了解，如果壓力比愈大，則餘隙容積内殘留氣體膨脹愈劇，氣缸有效容積則愈小。在極限情況下，甚至能夠出現餘隙容積内的氣體在氣缸内完全膨脹後，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。如果采用多級壓縮，則每一級的壓縮比很小，餘隙容積内殘留氣體稍微膨脹即可達到吸氣壓力，這樣自然就可以使氣缸有效容積增大，進而提高氣缸容積的使用率。
降低排氣溫度
壓縮機的排除氣體的溫度是随壓縮比的增加而升高的，壓縮比越高排氣溫度就越高，但是過高的排氣溫度往往是不允許的。這是由于：在油潤滑的壓縮機中，潤滑油溫度高了會降低粘度，加劇磨損，當溫度升高過高時容易在缸内及閥門上形成積碳，加劇磨損，有時甚至發生爆炸。基于各種原因，大大限制了排氣溫度，是以必須采用多級壓縮降低排氣溫度。
注意：分級壓縮可以降低螺杆空壓機的排氣溫度，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。尤其對于排氣壓力13bar以下的噴油螺杆空壓機而言，由于其在壓縮過程中噴入了低溫的冷卻油，壓縮過程已經接近了定溫過程，沒必要再進行二級壓縮。如在此噴油冷卻的基礎上再進行分級壓縮，使結構複雜，制造成本提高，還增加了氣體的流動阻力和額外的功耗，有點得不償失。此外，如溫度過低，在壓縮過程中形成冷凝水的話将導緻系統狀态惡化，造成嚴重後果。
降低作用在活塞杆上的氣體力
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，活塞上的氣體力就較大。如果采用多級壓縮就能大大降低作用于活塞上的氣體力因而有可能使得機構輕巧，機械效率提高。
當然，多級壓縮也不是級數越多越好。因為級數越多，壓縮機結構趨于複雜，尺寸、重量和造價都要增加；氣體通道增加，氣閥及管理的壓力損失增加等，是以有時級數越多反而經濟性下降，級數多了運動機件增加，發生故障的機會也會增加。由于摩擦增加，機械效率也将有所降低。
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