级是压缩机的工作单元，往复式压缩机的级是活塞在气缸容积内作往复直线运动完成吸气、压缩、排气的工作过程；回转式压缩机的级是气缸和转子所形成的基元容积在转子回转的过程中完成吸气、压缩、排气的工作过程；透平式压缩机的级是由叶轮及其后面的扩压器等通道组成的工作单元。

往复式压缩机气缸内存在余隙容积，压缩气体的压力升高程度受限制，当压缩机的总压力较高时，必须实施多级压缩（见图）。图a为三级压缩的示意图，在往复式压缩机中，级与级之间必须设置中间冷却器，将上级排出的气体经中间冷却（水冷却或空气冷却），使其温度降至接近第一级吸气温度，然后引入下一级进行再压缩，并依次类推，直至最终经多次压缩的气体排出压缩机。由于压缩气体经中间冷却，各级压缩气体的压缩终了温度比单级压缩大大降低，压缩机所消耗的压缩功也比单级压缩节省（如图b斜线面积所示）；各级余隙容积中，当活塞回程时膨胀终了残余气体所占据的气缸有效容积大为降低，从而增大了气缸的有效吸气容积。此外，采用多级压缩还可使作用在运动机构上的气体作用力降低且较均匀，从而可以减小运动机构的尺寸并提高其利用率。但是，多级压缩增加了压缩机构的复杂性，增多了机器的易损件，增多了气体经气缸的吸排气过程的次数而导致气体的流动损失增大。

往复压缩机的多级压缩示意图

因此，必须根据压缩机的工作条件和制造条件合理选择级数。工作条件指被压缩气体的性质、压缩机的容积流量大小、工作压力高低、压缩机属连续运转还是间断运转、压缩机是固定安装还是移动装置、气缸有油还是无油润滑等；制造条件指压缩机生产单位的装备、工艺、以及新技术、新材料、新工艺的储备等。从大气吸气的单级往复活塞压缩机的最终压力为：微型压缩机（容积流量为0.1～1.0米³/分钟）以0.6～0.8兆帕为宜；小型压缩机（容积流量为1.0～10米³/分钟）以0.5～0.7兆帕为宜；中、大型压缩机（容积流量为10米³/分钟以上）以0.2～0.4兆帕为宜，更高的压力需采用多级压缩，每级的压力比（每级的排气压力与吸气压力之比）为2～4。隔膜压缩机的气缸工作容积表面积与气缸容积之比值比往复活塞压缩机大许多，被压缩气体与气缸壁之间的热交换较强烈，压缩过程接近等温压缩；其次气阀在气缸上的安装面积比较宽裕，可安装较大面积的气阀，于是可获得较大的气阀通流面积，气体在吸排气过程中因流速较低而大大降低了气体的流动损失，故而在隔膜压缩机每级的压力比可大大提高，大气吸气的隔膜压缩机一级排气压力可达1.2兆帕，二级达2.5兆帕，三级可达100兆帕，金属隔膜片的隔膜压缩机最高排气压力已达700兆帕。排气温度是限制螺杆压缩机级内压力比的主要因素，过高的排气温度使润滑油的性能恶化，转子和气缸的变形加重。无油机的单级压力比小于4，压缩易燃、易爆、易分解及易聚合的气体则须取更低压力比，喷油冷却的单级压力比可取8～10，个别可高达20。螺杆压缩机的高压级或增压螺杆压缩机级中压力比取小于2，防止吸排气侧过大的压力差形成转子与气缸过大的变形而造成各种弊端。螺杆压缩机只适用于中低压范围，其级数一般在3以下。离心压缩机单级压力比受最大允许叶轮端部圆周速度的限制，一般取1.2～1.5，离心压缩机总的压力比3以上，可高达150。因此，多为多级串联设计，考虑到结构的紧凑性和安全性，一根主轴最多安9个叶轮（即9级）。对于级数较多的系统，往往采用分段中间冷却的结构，每段包含一级或多级串联，以节省功率消耗和确保安全。