Compresoarele cu gaz natural folosesc în cea mai mare parte tehnologia de compresie a pistonului, principiul său de funcționare fiind similar mișcării cilindrului unui motor de mașină: un motor electric antrenează arborele cotit să se rotească, determinând pistonul să se miște în piston în interiorul cilindrului. Când pistonul se mișcă în jos, se creează o presiune negativă în interiorul cilindrului, atragând gazul natural prin supapa de admisie; când pistonul se mișcă în sus, gazul este comprimat și evacuat prin supapa de evacuare, atingând presiunea țintă după mai multe etape de compresie.
Acest tip de compresor are de obicei un design de compresie în trei-etape. Temperatura gazului crește după fiecare etapă de compresie, necesitând un sistem de răcire pentru a disipa căldura și pentru a preveni supraîncălzirea să afecteze durata de viață a echipamentului. Componentele de bază includ pistonul, cilindrul, arborele cotit, ansamblul supapei și ventilatorul de răcire; materialele utilizate trebuie să aibă rezistență la coroziunea gazelor naturale pentru a asigura o funcționare stabilă pe termen lung-.