Пружинно-поршневі системи (spring-piston airguns) дуже прості і надійні. У них відсутня система перепускних клапанів і резервуар для зберігання стисненого повітря. Повітряний циліндр (резервуар) зброї безпосередньо з'єднується зі стовбуром. При переміщенні важеля зведення всередині циліндра рухається поршень. стискаючи бойову пружину. Поршень утримується в такому положенні спусковим механізмом. При пострілі поршень переміщається вперед під дією пружини. Рухомий масивний поршень стискає повітряний прошарок між собою і кулею. У якийсь момент тиск стисненого повітря прошарку долає опір тертя кулі об стінки стовбура, куля починає рух вперед і вилітає зі ствола.
Існує ускладнений варіант конструкції, коли всередині повітряного циліндра є рухливий циліндр (т.зв. "стакан") з отвором в денці, а всередині рухомого циліндра знаходиться поршень. При зведенні важеля, стакан разом з поршнем відходить назад, відкриваючи доступ до казенної частини ствола, куди поміщається куля. Поршень, що стискає бойову пружину, фіксується за допомогою спускового механізму. При поверненні важеля зведення в початкове положення, стакан рухається вперед, закриваючи зарядний вікно і казенний зріз ствола. При пострілі поршень, під дією бойової пружини, рухається всередині склянки, стискаючи повітря і виштовхуючи кулю. Прикладом пружинно-порневого зброї зі "склянкою" може служити спортивний пневматичний пістолет Feinwerkbau Modell 65. серед гвинтівок до даного класу зброї можна віднести потужну мисливську модель Diana 460 Magnum або Weihrauch HW 77.
Пружинно-поршневі системи характеризується відмінною повторюваністю пострілів до тих пір, поки не почнеться фізичне старіння металу бойової пружини. Цього недоліку позбавлені т.зв. "Газові" пружини, в яких замість або разом з металевою пружиною - як передавальне ланка, що впливає на поршень - використовується стиснене повітря. Газові пружини значно збільшують вартість зброї, проте його перевагами стають: мала віддача. тиха робота (немає шуму від зіткнення витків пружини), поліпшена кучність (через зменшення часу між пострілом і вильотом кулі), постійна потужність (через відсутність усадки пружини в процесі експлуатації) і т.п.
Пружинно-поршневі системи мають самий тихий звук пострілу з усіх розглянутих систем (якщо не враховувати звук від зіткнень витків пружини і удару поршня). Потужність пострілу коливається від низької до дуже високою, початкова швидкість кулі калібру 4.5 мм (0,5 г) - від 100 до 380 м / с і навіть вище.