離心壓縮機的結構如圖2-6所示。

主軸帶動葉輪高速旋轉時，氣體自軸向進入，并以很高的離心力被甩出葉輪，進入具有擴壓作用的固定導葉中，在這里氣體流速急劇下降，壓力提高；隨后，氣體又被送入第二級中，進一步提高壓力；以此類推。一直到額定壓力。

離心壓縮機大力向著高壓力發展，最高壓力已達到70MPa以上，排氣量應用范圍也顯著增大。作為代表性的高層多級離心式壓縮機，有大型合成氨裝置中的合成用壓縮機和循環壓縮機。此外，尿素裝置中的二氧化碳壓縮、乙烯工廠的裂解氣壓縮、以丙烯或乙烯作為制冷劑的冷凍機以及石油精制裝置中的催化裂解等都廣泛使用了各種離心壓縮機。特別是壓縮腐蝕性氣體和有毒氣體時，均采用離心壓縮機。

離心壓縮機還向著較小排量的方向發展，這樣就使得本來是屬于容積壓縮機的領域，也開始使用了離心壓縮機。例如：在國外，排氣壓力為0.8MPa（表壓），吸人量為2000m3/h的壓縮機已經離心化，最小排量達到13m3/min。