עקרון העבודה של מדחס אוויר דיזל הוא פשוט יחסית. כאשר מנוע הדיזל מתניע, הוא מניע את המדחס להסתובב, ודוחס אוויר למצב-לחץ גבוה. הגז הדחוס מקורר על ידי מערכת קירור, לאחר מכן מסונן כדי להסיר זיהומים ואבק, ולבסוף מאוחסן במיכל קולט אוויר. כאשר ציוד אחר זקוק ללחץ אוויר, ניתן לספק את הגז במיכל קולט האוויר לאותם מכשירים דרך צינורות.
מדחס אוויר דיזל מורכב בעיקר ממדחס, מנוע דיזל, מערכת קירור, מסנן ומיכל קולט אוויר. המדחס הוא המרכיב העיקרי, שדוחס גז למצב-לחץ גבוה באמצעות סיבוב. מנוע הדיזל הוא מקור הכוח למדחס האוויר, המספק גם כוח וגם זרימת אוויר קירור. מערכת הקירור שומרת על טמפרטורת המדחס ומונעת התחממות יתר. המסנן מסיר אבק וזיהומים מהגז, ומבטיח את נקיונו. מיכל קולט האוויר אוגר את הגז הדחוס ומספק לחץ אוויר לציוד אחר.
