油气弹簧在密闭的容器中充入压缩气体和油液，利用气体的可压缩性实现弹簧作用的装置称油气弹簧。油气弹簧以惰性气体(氮气)作为弹性介质，用油液作为传力介质，一般是由气体弹簧和相当于液力减振器的液压缸所组成的。

根据结构的不同，油气弹簧分为单气室、双气室以及两级压力式等三种形式。

单气室油气弹簧又分为油气分隔式和油气不分隔式两种(如图2所示)，前者可防止油液乳化，且便于充气。

单气室油气分隔式油气弹簧(见图2a)，其球形气室固定在工作缸4 上，其内腔用橡胶油气隔膜2 隔开，一侧充入高压氮气，构成气体弹簧;另一侧与工作缸的内腔相通，并充满了工作介质(减振油液)，相当于液力减振器。油气隔膜的作用在于把作为弹性介质的高压氮气和工作液分开，以避免工作液乳化，同时也便于充气和保养。在球形气室上装有充气阀。油气弹簧上端的球形气室和下端的活塞分别通过上、下球座固定在车架和车桥上。

当载荷增加时，车架与车桥之间的距离缩短，活塞5 上移使充满工作液的内腔容积减小，迫使工作液推动油气隔膜2 向具有一定压力的氮气室移动，使气室容积减小，氮气压力升高，弹簧刚度增大，车架下降缓慢。当外界载荷等于氮气压力时，活塞便停止上移，这时车架与车桥的相对位置不再变化，车身高度也不再下降。

当载荷减小时，油气隔膜在高压氮气压力的作用下向油室一侧移动，推动活塞下移，从而使弹簧刚度减小，车架与车桥之间距离变长，车架上升减缓，当外部载荷与氮气压力相平衡时，活塞停止下移，车身高度也不再上升。

由于氮气储存在密闭的球形气室内，其压力随外载荷的大小而变化，故油气弹簧具有变刚度的特性，同时又起液力减振器的作用。

单气室油气不分隔式油气弹簧(见图2b)其缸体4的上端和活塞的下端分别固定在车架和车桥上。活塞的上面有一油层，既可以润滑活塞又可以作为气室的密封。油层上方的空间即为高压气室，其中充满高压氮气，气体和工作油液间没有任何隔离装置。

当载荷增加时，活塞在工作缸体内向上移动，高压气室容积缩小，氮气被进一步压缩，此时油压升高。当载荷减小时(伸张行程)，活塞向下移动，高压气室的容积增大，气体压力和油压都下降。

空气弹簧和油气弹簧都同螺旋弹簧一样，只能承受轴向载荷，因此气体弹簧悬架中必须设置纵向和横向推力杆等导向机构，同时还必须设有减振器。

气体弹簧可以通过专门的高度控制阀自动调节气室中的原始充气压力，以调节车身与地面的高度。