離心式制冷壓縮機屬于速度型壓縮機，它的工作原理與容積式制冷壓縮機有著根本的區別，它不是利用容積的減小來提高制冷劑蒸氣的壓力，而是先利用旋轉的葉輪對蒸氣做功，使蒸氣獲得動能，然后將動能轉變為限力能來提高蒸氣的壓力。單級離心式制冷壓縮機的工作原理如下:壓縮機葉輪旋轉時，制冷劑蒸氣由側面吸氣室通過進口可調導流葉片進入葉輪流道，在葉輪葉片的推動下蒸氣隨著葉輪一起旋轉，由于離心力的作用，蒸氣沿著葉輪流道徑向流動井離開葉輪，同時，在葉輪進口處形成低壓，蒸氣由吸氣管不斷被吸入。在此過程中，葉輪對蒸氣做功，使其動能和壓力能場加，蒸氣的壓力和流速得到提高，接著，從葉輪出來的蒸氣高速進入擴珠器，而后進入蝸殼，擴壓器是一個截面逐漸擴大的環形通道，蒸氣流過擴壓器時速度減小而壓力升高。蝸殼把從擴口器出來的蒸氣匯聚起來，并對蒸氣進行一定的減速和擴壓，使得制冷劑蒸氣獲得較高的壓力后經排氣管輸送至冷凝器，這樣就完成了對制冷劑蒸氣的整個壓縮過程。

由于單級離心式制冷壓縮機不可能獲得很大的壓縮比，而為了使制冷劑蒸氣的壓力提高，多級離心式制冷壓縮機利用彎道和回流器將氣體引入下一級葉輪進行繼續壓縮，鼓后由末級引出機外，從而獲得較高壓力的制冷劑蒸氣。

離心式制冷壓縮機制冷量的調節主要是根據用戶對冷負荷的需要來調節，通常用四種方法，即改變壓縮機轉速的調節、進氣節流調節、采用可調節進口導流葉片調節和改變冷凝器冷卻水量的調節。

當冷凝壓力過高或制冷負荷過小時，離心式制冷壓縮機會產生喘振現象，而不能正常工作。為此，必須進行保護性的反喘振調節，旁通調節法是反喘振調節的一種措施。當要求壓縮機的制冷量減小到喘振點以下時，可從壓縮機排出口引出一部分氣態制冷劑不經過冷凝器而流入壓縮機的吸入口。這樣，即減少了流入蒸發器的制冷劑流量，相應減少制冷機的制冷量，又不致使壓縮機吸入量過小，從而可以防止喘振發生。