Pour l'essentiel, le moteur à palettes se compose, d'un cylindre, d'un rotor, qui reçoit les palettes dans des fentes longitudinales, de flasques d'étanchéité qui ferment le cylindre de deux côtés, ainsi que du palier de rotor.

Le rotor étant excentré par rapport au cylindre, on obtient un espace de travail qui a la forme d'un croissant et qui est divisé en plusieurs chambres par les palettes.

L'entrée et la sortie d'air sont disposées en fonction du sens de rotation souhaité.

Les chambres sont étanches les unes par rapport aux autres, car pendant la marche, les palettes sont comprimées par la force centrifuge intrinsèque contre la paroi intérieure du cylindre.

L'air comprimé passant par le conduit d'entrée exerce une pression sur les chambres et provoque Ie mouvement tournant du rotor.

Pour produire la vitesse de rotation adaptée à l'application, un engrenage planétaire est généralement placé en sortie du moteur.