所謂二級壓縮就是指，壓縮空氣經過一級壓縮以后先進行冷卻，降低溫度，再進行第二級的壓縮。由于中間的冷卻作用，實現同樣的壓縮比，分兩次壓縮比一次壓縮，溫升大大減小，壓縮對應的耗功也會減少。

無油螺桿壓縮機二級壓縮流程圖

以110KW、8公斤無油干螺桿為例，其機頭為典型的兩級壓縮。空氣首先進入一級壓縮轉子，經過壓縮之后進入冷卻器進行中間冷卻，然后經過汽水分離器去除冷凝水之后，再進入二級壓縮轉子進行第二次壓縮。無油干螺桿在壓縮空氣的過程中，單級壓比約為3，溫升約在150℃左右。

還有一種壓縮方式，從結構上看與二級壓縮非常相似，但又有所區別，這就是目前市場上很多宣稱所謂的“噴油螺桿二級壓縮技術”---實質是“二段壓縮”。這些宣稱“噴油螺桿二級壓縮”更加節能的廠家在介紹其節能技術時都會講，因為兩段壓縮比單級壓縮更接近于等溫壓縮，所以更加節能。然而事實果真如此么？