Для сжатия газов до высоких давлений нельзя применять одноступенчатый компрессор. Поэтому большое распространение в промышленности получили многоступенчатые компрессоры. Сжатие газа в многоступенчатом компрессоре совершается последовательно в нескольких одноступенчатых компрессорах. Последовательно сжимающие газ одноступенчатые компрессоры называют ступенями сжатия компрессора или просто ступенями компрессора.

При переходе из одной ступени сжатия в другую газ охлаждается. Различают полное и неполное межступенчатое охлаждение. При полном межступенчатом охлаждении температура всасывания во всех ступенях одинакова, т. е. газ между ступенями охлаждается до температуры всасывания в I ступень. При неполном межступенчатом охлаждении газ, всасываемый II, III и т. д. ступенями, имеет температуру, более высокую, чем газ, всасываемый в I ступень. Разность температур всасывания в ступень высокого давления и в I ступень называют недоохлаждением. Для многоступенчатых компрессоров следует различать относительное повышение давления компрессора и относительное повышение давления в ступенях. Определение понятия «теоретический многоступенчатый компрессор». Ранее для упрощения анализа одноступенчатого компрессора мы ввели понятие «идеальный одноступенчатый компрессор». В тех же целях введем теперь понятие «теоретический многоступенчатый компрессор», в котором осуществляется теоретическое многоступенчатое сжатие. Основные допущения, определяющие теоретический многоступенчатый компрессор, формулируются следующим образом. Теоретический многоступенчатый компрессор состоит из ряда идеальных одноступенчатых компрессоров, в которых осуществляется последовательное сжатие газа.