干燥机在保持压缩空气压力基本不变的情况下，降低压缩空气的温度可减少压缩空气中的水蒸气含量，而多余的水蒸气会凝结成液体。按操作压力，干燥机分为常压干燥机和真空干燥机两类，根据操作压力可分为常压和减压（减压干燥机也称真空干燥机）。在冷冻干燥机的制冷系统中，蒸发器是输送冷量的设备，制冷剂在其中吸收压缩空气的热量，实现脱水干燥的目的。

这类干燥机不使用干燥介质，热效率较高，产品不受污染，但干燥能力受金属壁传热面积的限制，结构也较复杂，常在真空下操作。冷冻式压缩空气干燥机利用冷却空气，降低空气温度的原理，将湿空气中的水份通过冷凝后从空气中析出，得到较干燥空气。供气量充分时，应将无热再生干燥机列入，它的综合耗能不会比加热再生高，而它的更低，更稳定。

对流式干燥机又称直接干燥机，是利用热的干燥介质与湿物料直接接触，以对流方式传递热量，并将生成的蒸汽带走。微热再生吸干机与活塞式空压机连用时，应前设稳压储气罐，以消除脉动气流对吸附剂高速冲击。冷冻干燥机的制冷系统之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化并与压缩空气和冷却介质进行热量交换。

由于空气容纳水汽的能力与压力成反比，其干燥后的一部分空气（称为再生气）减压膨胀至大气压，这种压力变化使膨胀空气变得更干燥，然后让它流过未接通气流的需再生的干燥剂层（即已吸收足够水汽的干燥塔），干燥的再生气吸出干燥剂里的水份，将其带出干燥器来达到脱湿的目的。两塔循环工作，无需热源，连续向用户用气系统提供干燥压缩空气。进塔空气含油量应控制在0.01mg/m3以下。