常用活塞式氣馬達大多是徑向連杆式的，圖3為徑向連杆活塞氣馬達工作原理圖。壓縮空氣由進氣口（圖中未畫出）進入配氣閥套1及配氣閥2，經配氣閥及配氣閥套上的孔進入氣缸3（圖示進入氣缸I和Ⅱ），推動活塞4及連杆組件5運動。通過活塞連杆帶動曲軸6旋轉。曲軸旋轉的同時，帶動與曲軸固定在一起的配氣閥2同步轉動，使壓縮空氣隨著配氣閥角度位置的改變進入不同的缸內（圖示順序為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ），依次推動各個活塞運動，各活塞及連杆帶動曲軸連續運轉。與此同時，與進氣缸相對應的氣缸分別處於排氣狀態。

1—配氣閥套；2—配氣閥；3—氣缸體；4—活塞；5—連杆組件；6—曲軸 圖42.3-4為一小型活塞式氣馬達的特性曲線。可見活塞式氣馬達也具有軟特性的特點。特性曲線各值隨馬達工作壓力的變化有較大的變化，工作壓力增高，馬達的輸出功率、轉矩和轉速均大幅度增加；當工作壓力不變時，其轉速、轉矩及功率均隨外加載荷的變化而變化。其基本情況與葉片式氣馬達大致相同。