主機是螺桿機的核心部件，每個品牌的螺桿機其主機結構和工作機理都是相近的。
 
吸氣過程
轉子旋轉時，陽轉子的一個齒連續地脫離陰轉子的一個齒槽，齒間容積逐漸擴大，并和吸氣孔口連通，氣體經吸氣孔口進齒間容積，直到齒間容積達到一定數值時，與吸氣孔口斷開，由齒與內殼體共同作用封閉齒間容積，吸氣過程結束。
 
壓縮過程
轉子繼續旋轉，在陰、陽轉子齒間容積連通之前，陽轉子齒間容積中的氣體，受陰轉子齒的侵入先行壓縮；經某一轉角后，陰、陽轉子齒間容積連通，隨兩轉子齒的互相擠入，基元容積被逐漸推移，容積也逐漸縮小，實現氣體的壓縮過程。  
排氣過程
由于轉子旋轉時基元容積不斷縮小，將壓縮后氣體送到排氣管，此過程一直延續到該容積值到小數值為止。隨著轉子的連續旋轉，上述吸氣、壓縮、排氣過程循環進行，各基元容積依次陸續工作，構成了螺桿式制冷壓縮機的工作循環。
 
從以上過程的分析可知，兩轉子轉向互相迎合的一側，即凸齒與凹齒彼此迎合嵌入的一側，氣體受壓縮并形成較高壓力，稱為高壓力區；相反，螺桿轉向彼此相背離的一側，即凸齒與凹齒彼此脫開的一側，齒間容積在擴大形成較低壓力，稱為低壓力區。
 
此兩區域借助于機殼、轉子的接觸線而隔開，可以粗略地認為兩轉子的軸線平面是高、低壓力區的分界面。另外由陰陽轉子間 嚙合線構成的螺旋形通道使得基元容積內的氣體邊壓縮邊由吸氣端向排氣端作螺旋運動。
 
螺桿式壓縮機作為回轉式壓縮機的一種，在結構上具有離心式壓縮機的特點，工作原理上則又屬于容積式壓縮機的范疇。