Buharlaşma sıcaklığı düştükçe emiş basıncı azalır ve kompresörün aşması gereken basınç oranı büyür. Oran 8–10’u geçtiğinde tek kademeli kompresörün hacimsel verimi hızla düşer, basma sıcaklığı yağın dayanamayacağı düzeye çıkar. İki kademeli sıkıştırmada alçak kademe gazı ara basınca kadar sıkıştırır, gaz burada soğutulur ve yüksek kademe işi tamamlar. Kaskaddan farkı, tek akışkan ve tek devre olmasıdır. Her kademe makul bir oranda ve daha yüksek verimle çalışır.
Ara basınç, yaklaşık olarak emiş ve yoğuşma mutlak basınçlarının çarpımının karekökü kadardır; böylece iki kademe eşit oranda çalışır. Örneğin R717 ile −40 °C buharlaşma (0,72 bar) ve +35 °C yoğuşmada (13,5 bar) tek kademede oran 19’dur; iki kademede ara basınç 3,1 bar dolayında olur ve her kademe yaklaşık 4,3 oranında çalışır. Basma sıcaklığı da belirgin biçimde düşer. Değerleri akışkan basınç–sıcaklık tablomuzdan kendi akışkanınız için okuyabilirsiniz.
Ara soğutma iki biçimde yapılır. Açık ara soğutucuda (flaş tipi) alçak kademenin sıcak gazı ara basınçtaki sıvının içinden geçirilir; aynı kapta evaporatöre gidecek sıvı da soğur. Kapalı tipte sıvı bir serpantin içinde soğutulur ve basıncını korur. Uygulamada ya iki ayrı kompresör (alçak kademe ve yüksek kademe) ya da silindirlerinin bir bölümü alçak, bir bölümü yüksek kademe çalışan tek gövdeli kompound kompresör kullanılır.
İki kademeli sistemler şok dondurma tünelleri, spiral ve plakalı dondurucular, dondurma üretimi ve −30 °C altındaki depolar için uygundur. Tek kademeye göre aynı kapasitede %15–30 daha az enerji harcar; karşılığında ilk yatırım ve kontrol daha karmaşıktır. Daha küçük kapasitelerde aynı fikrin yalın biçimi ekonomizerli vidalı ya da buhar enjeksiyonlu scroll kompresördür. Hangi çözümün seçileceğini kapasite, yıllık çalışma saati ve enerji fiyatı belirler; büyük ve sürekli çalışan tesislerde iki kademe kendini hızla öder.