Dựa trên nguyên lý làm việc và cấu trúc bên trong, máy nén hydro có thể được chia thành hai loại: máy nén cơ khí và máy nén phi cơ khí. Máy nén cơ học bao gồm máy nén dẫn động bằng chất lỏng, máy nén màng, máy nén tuyến tính và máy nén chất lỏng ion; máy nén phi cơ học bao gồm máy bơm chất lỏng đông lạnh, máy nén hyđrua kim loại, máy nén hydro điện hóa và máy nén hấp phụ. Hiện nay, hầu hết các trạm tiếp nhiên liệu hydro ở Trung Quốc đều sử dụng máy nén-điều khiển bằng chất lỏng và máy nén màng.
Máy nén hydro có cấu trúc tương đối phức tạp. Các bộ phận chính của chúng bao gồm xi lanh, ống lót xi lanh, đầu xi lanh, trục khuỷu, thanh nối, đầu chữ thập, piston, van và các thiết bị phụ trợ như bộ lọc khí, bộ giảm chấn và đường bôi trơn. Giống như các máy nén pittông khác, quy trình làm việc của máy nén hydro bao gồm ba giai đoạn: nạp, nén và xả. Được dẫn động bởi một động cơ điện, trục khuỷu dẫn động thanh trượt, pít-tông, thanh nối và pít-tông chuyển động tịnh tiến trong xi-lanh. Khí được nén bởi piston và cuối cùng được xả qua van.
