За принципом роботи та внутрішньою структурою водневі компресори можна розділити на дві категорії: механічні компресори та не-механічні компресори. Механічні компресори включають компресори з рідинним-приводом, діафрагмові компресори, лінійні компресори та іонні рідинні компресори; не-механічні компресори включають кріогенні рідинні насоси, металогідридні компресори, електрохімічні водневі компресори та адсорбційні компресори. Зараз на більшості водневих заправних станцій у Китаї використовуються рідинні-компресори та мембранні компресори.
Водневі компресори мають відносно складну конструкцію. До їх основних компонентів належать циліндри, гільзи циліндрів, головки циліндрів, колінчасті вали, шатуни, хрестовини, поршні, клапани та допоміжне обладнання, таке як газові фільтри, амортизатори та лінії змащення. Як і в інших поршневих компресорах, робочий процес водневого компресора включає три етапи: всмоктування, стиснення і випуск. Колінчастий вал, що приводиться в рух електродвигуном, приводить у рух хрестовину, поршень, шатун і поршень для зворотно-поступального руху всередині циліндра. Газ стискається поршнем і, нарешті, випускається через клапан.
