單螺桿空壓機的雛形來自于蝸桿傳動裝置。1960年，法國人辛麥恩在此基礎上提出了單螺桿的具體結構。1962年試制出第一臺樣機，該機轉速為5000r/min、功率7.46kW，經受了1000小時以上的壽命考驗。
單螺桿空壓機，顧名思義，相對于雙螺桿空壓機，單螺桿空壓機只有一根螺桿，其螺桿同時與兩個或兩個以上的星輪合。螺桿型面、星輪端面、螺桿兩端蓋板共同圍成若干封閉容積，實現氣體的壓縮。
螺桿和星輪根據其外形可分為圓柱形C和平面形P，這兩種類型如下圖4種形式的單螺桿空壓機:CP形、PC 形、PP 形、CC 形。
CP形單螺桿空壓機的結構:由一個圓柱螺桿和兩個對稱分布的平面齒輪組成嚙合副，裝在機殼內。螺桿螺槽、機殼內壁和星輪齒構成封閉容積。機殼上除了進、排氣孔口外，與雙螺桿機類似，還開有噴液口，將油、水或制冷液噴入工作腔內，起到密封、冷卻、潤滑的作用。
此外，單螺桿空壓機主機還有機殼、星輪支架及軸承等部件。在制冷空壓機中，通常還有滑閥用于調節空壓機的排氣量。
兩個星輪片將螺桿齒槽分為上、下兩個區域，上、下兩個區域的壓縮腔分別同步、對稱的實現空壓機進氣、壓縮和排氣。
按照機械原理，單螺桿空壓機中，螺桿、星輪嚙合副相當于一對蝸輪、蝸桿。螺桿相當于一根齒槽更深的多頭蝸桿，星輪則相當于厚度更薄、齒更長的蝸輪。
