Na základě principu fungování a vnitřní struktury lze vodíkové kompresory rozdělit do dvou kategorií: mechanické kompresory a ne-mechanické kompresory. Mezi mechanické kompresory patří kapalinové-poháněné kompresory, membránové kompresory, lineární kompresory a iontové kapalinové kompresory; Mezi nemechanické kompresory patří kryogenní kapalinová čerpadla, metalhydridové kompresory, elektrochemické vodíkové kompresory a adsorpční kompresory. V současné době většina čerpacích stanic na vodík v Číně používá kapalinové-kompresory a membránové kompresory.
Vodíkové kompresory mají poměrně složitou konstrukci. Mezi jejich hlavní součásti patří válce, vložky válců, hlavy válců, klikové hřídele, ojnice, křížové hlavy, písty, ventily a pomocná zařízení, jako jsou plynové filtry, tlumiče a mazací potrubí. Stejně jako ostatní pístové kompresory, pracovní proces vodíkového kompresoru zahrnuje tři fáze: sání, kompresi a výfuk. Klikový hřídel, poháněný elektromotorem, pohání křížovou hlavu, píst, ojnici a píst, aby se vratně pohybovaly uvnitř válce. Plyn je stlačován pístem a nakonec vypuštěn ventilem.
