Quando o pistão se move do ponto morto superior para o ponto morto inferior do cilindro, o volume dentro do cilindro aumenta e a pressão diminui. Quando a pressão dentro do cilindro cai abaixo da pressão atmosférica ambiente, impulsionada pela diferença de pressão entre o interior e o exterior do cilindro, o ar externo vence a tensão da mola, empurrando a válvula de admissão e entrando no cilindro (neste momento, a válvula de escape está fechada). Quando o pistão atinge o ponto morto inferior, o cilindro está cheio de ar cuja pressão é igual à pressão atmosférica ambiente. Com o equilíbrio entre as pressões interna e externa do cilindro, a mola da válvula fecha a válvula de admissão, impulsionando-a para trás e completando assim o curso de admissão.

Quando o pistão se move do ponto morto inferior para o ponto morto superior, tanto a válvula de admissão quanto a de escape estão fechadas, e o ar dentro do cilindro é comprimido. À medida que o pistão sobe, o volume do cilindro continua a diminuir e a pressão do ar comprimido aumenta correspondentemente. Esse processo é chamado de curso de compressão.

Quando a pressão do ar comprimido excede a força combinada da tensão da mola da válvula e da pressão dentro do tubo de descarga, a válvula de descarga é aberta e o ar comprimido é descarregado através do tubo de descarga até que o pistão atinja o ponto morto superior. Nesse ponto, a maior parte do ar comprimido dentro do cilindro já foi descarregada, causando uma queda brusca na pressão do ar. A válvula de descarga então fecha o cilindro novamente sob a tensão de sua mola. Esse processo é conhecido como curso de descarga.

Quando o pistão se move do ponto morto superior para o ponto morto inferior novamente, o ar fresco é aspirado para dentro do cilindro, iniciando o próximo ciclo de admissão. Dessa forma, o compressor de ar alternativo opera em um ciclo contínuo de admissão, compressão e descarga.