Theo nguyên lý biến đổi động năng thành thế năng, quạt ly tâm sử dụng cánh quạt quay tốc độ cao để tăng tốc khí, sau đó giảm tốc và đổi hướng dòng chảy, từ đó động năng chuyển hóa thành thế năng (áp suất). Trong quạt ly tâm một cấp, khí đi vào cánh quạt từ hướng trục, chuyển sang hướng tâm khi đi qua cánh quạt, rồi đi vào bộ khuếch tán. Trong bộ khuếch tán, khí thay đổi hướng dòng chảy và sự gia tăng diện tích mặt cắt ngang của đường ống làm chậm dòng chảy, chuyển động năng thành năng lượng áp suất. Sự tăng áp suất chủ yếu xảy ra trong bánh công tác, tiếp theo là quá trình giãn nở. Trong quạt ly tâm nhiều tầng, một thiết bị hồi lưu được sử dụng để làm cho không khí lưu thông vào cánh quạt tiếp theo để tạo ra áp suất cao hơn.
Nguyên lý làm việc của quạt ly tâm về cơ bản giống như của máy nén tuabin, đó là do vận tốc khí thấp và áp suất thay đổi nhỏ. Nói chung, không cần thiết phải coi sự thay đổi của thể tích riêng của chất khí, tức là chất khí được coi như một chất lưu không nén được.
Quạt ly tâm có thể được làm thành hai loại: thuận tay phải và tay trái. Hướng lên từ mặt bên của động cơ: cánh quạt quay theo chiều kim đồng hồ gọi là cánh quạt quay phải; khi cánh quạt quay ngược chiều kim đồng hồ gọi là cánh quạt quay trái.
