Охлаждение воздуха повышает экономичность и безопасность работы компрессора. По месту приложения различают межступенчатое охлаждение и охлаждение на выходе из компрессора. Первое происходит в межступенчатых (промежуточных) воздухоохладителях, для охлаждения воздуха после компрессора используются концевые (конечные) охладители. Кроме того, для многих конструкций компрессоров применяют так называемое «внутреннее» (рубашечное) охлаждение.

В качестве охлаждающей среды применяют воду или атмосферный воздух. Использование воздуха оправдано только на передвижных компрессорных станциях или в районах с высокой стоимостью воды. Иногда применяется комбинированная схема охлаждения, в которой в качестве промежуточного теплоносителя используется вода. В этом случае вода, обладая высоким значением интенсивности теплообмена, отбирает избыток тепла в рубашке охлаждения компрессора или в воздухоохладителе, что, в свою очередь, снижает габаритные размеры этих устройств.

Передача тепла в атмосферу осуществляется в так называемых «сухих» градирнях, представляющих собой значительные по габаритным размерам конструкции. С точки зрения компрессорного рабочего цикла допустимо применение воздушного охлаждения, в случае если по техническим условиям достаточно охлаждать воздух до температуры, превышающей температуру окружающей среды не более чем на 20 градусов.