העיקרון העובד של מדחס אוויר מקורר מים בוכנה כולל בעיקר את השלבים הבאים:
שלב צריכת: כאשר הבוכנה נעה כלפי מטה, נפח הצילינדר גדל, הלחץ יורד והאוויר החיצוני דוחף את שסתום הצריכה כדי להיכנס לגליל .
שלב דחיסה: כאשר הבוכנה נעה כלפי מעלה, נפח הצילינדר יורד, שסתום הצריכה נסגר והגז נדחס ללחץ ההגדרה .
שלב פליטה: כאשר לחץ הגז מגיע לערך הקבוע, שסתום הפליטה נפתח כדי לפרוק את הגז בלחץ גבוה .
איפוס שלב: הבוכנה נעה שוב כלפי מטה, שסתום הפליטה נסגר ומתכונן למחזור הבא .
