Kolbenkompressoren haben einen ähnlichen Aufbau wie Verbrennungsmotoren. Der wesentliche Unterschied ist allerdings, dass beim Kompressor der Kolben von der Kurbelwelle angetrieben wird. Durch die von einem Elektromotor angetriebene Kurbelwelle wird die Kreisbewegung von einem Pleuel auf den Kolben übertragen und in eine Linearbewegung umgewandelt. Dabei saugt der Kolben in der Abwärtsbewegung Luft durch das Einlassventil an. In der Aufwärtsbewegung schließt das Einlassventil, das Auslassventil öffnet sich und die Luft wird an die nachfolgenden Komponenten und das Druckluftnetz abgegeben. Kolbenkompressoren gibt es in Ein- und Mehrzylindrischer Ausführung.

• Vorteile: Einfache Bauweise und dadurch relativ preiswert.
• Nachteile: hohe Geräuschentwicklung, starke Vibrationen