空气阀有单口空气阀和双口空气阀两种。下面以双口空气阀为例，介绍其构造及其工作原理。
　　水泵起动过程中，阀体内未充满水时，阀体内的浮球因自重而下落，气孔均处于开敞状态。随着水泵起动工作扬程的升高，管道充水，空气阋可自动排除管中的空气，当阀体内开始充水时，浮球浮起。
　　管道及阀体内空气全部排除，阀体内充满水；若管中压力高于大气压，浮起的浮球在管中压力作用下阻塞排气孔，管中水不会排出阀外。
　　水泵在运行过程中，如溶于水中的空气离析出来，积蓄在空气阀阀体内，则浮球失去浮力而自动下落。若气量较少，则小孔的浮球下落进行排气；若气量较多，则大孔的浮球下落进行排气。浮球下落的落差达到管中水压顶托力与浮球重力相平衡时为止。排气完毕后，浮球恢复到是闭气孔的位置。
　　事故停泵后，管中压力降低形成负压时，尽管阀体内充满水，但由于阀内压力低于大气压，在大气压与管中压力之差的作用下，浮球下落，进行补气，补气过程中，首先大孔的浮球下落，当压力降低较大时，随即小孔的浮球下落。因两个浮球下落时间不同，缓冲了管道中的压力波动。
　　当水泵进入第二阶段制动耗能工况时，管中压力增加，水流开始倒流，处于下落状态的浮球使气孔打开，进行排气，直至空气阀门充满水，浮球浮起，关闭阀孔。关闭过程中，由于大小排气孔的压力作用不同，大孔的浮球先顶起关闭，然后再关闭小孔，延缓全闭过程，缓和水柱再弥合时的压力上升。

空气阀是管道的呼吸器，是管道安全的保障器，又称通气阀、排气阀，但它有吸气功能，故称空气阀较确切。空气阀分单排气功能的小口径空气阀，又称微量排气阀；兼有排气、进气功能的大口径空气阀，包括高速进排气空气阀、复合式空气阀等；单进气功能的空气阀，又称吸气阀、真空破坏阀。当向管道内充水时，管内的气体排出越快，充水的速度也就越快；若充水的水压过高，流速过快，空气阀迅速封球，容易产生水锤；当管道在排水过程中，若不及时通过空气阀或吸气阀（真空破坏阀）向管内吸进空气，一方面排水不畅，另一方面容易出现负压（形成真空现象）。对于常用的管材，这种负压不会造成危害。若一些管材的刚度不足，如大型薄壁钢管，容易引起管材几何形状的变形，造成漏水的故障，同时管外污水、污泥会抽吸至管内，危害供水安全。
水中通常溶有一定数量的气体，这种气体的溶解程度随水的温度和压力而变化。在输水过程中也随水流给管道带进了一些气体，这些气体混合在水流中又逐渐释放出来，积累在管内顶部，压缩过水断面，增加输水过程中额外的水头损失，因此必须及时通过空气阀排除。