Trong máy nén trục vít hai cấp GPS, không khí có nhiệt độ cao được tạo ra sau giai đoạn nén đầu tiên được làm mát bằng dầu trong khi vẫn ở áp suất không đổi trước khi đạt đến giai đoạn nén thứ hai. Toàn bộ quá trình nén gần với nén đẳng nhiệt, làm giảm tổn thất năng lượng tiềm năng. Tỷ lệ áp suất cho từng giai đoạn nén hai giai đoạn được giảm và rò rỉ tại các vòng đệm rôto giảm đáng kể. So với nén một cấp, khối lượng phân phối không khí theo lý thuyết có thể tăng lên tới 8 - 15% và mức tiêu thụ năng lượng có thể giảm tương ứng 8 - 15%. Tỷ lệ hiệu suất - giá là tốt nhất khi chạy ở mức đầy tải trong thời gian dài. Với nén hai giai đoạn, các bộ phận ít lực căng hơn ở mỗi giai đoạn và tải nhiệt thấp hơn, do đó cho phép tuổi thọ dài hơn.