本发明公开了一种高性能单侧双叶轮磁浮高速直驱透平压缩机及工作机制，该系统包括双叶轮及其进气道/蜗壳、叶轮连接轴、永磁同步电机主轴、磁浮推力盘及轴向磁力轴承定子、磁浮径向轴承及保护轴承、增压叶轮及其进气道、电机外壳、冷气出口环腔、定子铁芯绕组、密封环、固定结构，本发明基于高速永磁同步电机与单侧双第一叶轮非工作面相邻的布置形式，减小了转子轴向推力和轴向长度，在两叶轮间隙内设置了密封环，降低了叶轮间的泄漏流量，通过主流工质工作过程和电机内冷却气体工作过程，可实现在小空间内小流量高压比两级高效压缩，针对设备失电情况设置了防止主轴跌落的保护轴承，具有安全可靠、成本低、便于部件加工和设备拆装等优点。