羅茨泵的工作原理與羅茨鼓風機相似。羅茨真空泵的泵腔內有二個“8”字形的轉子相互垂直地安裝在一對平行軸上，由傳動比為1的一對齒輪帶動作彼此反向的同步旋轉運動。在轉子之間轉子與泵殼內壁之間，保持有大概的間隙可以實現高轉速運行，由于羅茨泵是一種無內壓縮的真空泵通常壓縮比很低故高、中真空泵需要前級泵，羅茨泵的真空除取決于泵本身結構和制造精度外還取決于前級泵的真空為了提高泵的真空度可將羅茨泵串聯使用。
它的工作原理是由于轉子的不斷旋轉，被抽氣體從吸氣口吸入到轉子與泵殼之間的空間v0內再經排氣口排出由于吸氣后v0空間是全封閉狀態。
所以在羅茨真空泵的泵腔內氣體沒有壓縮和膨脹但當轉子頂部轉過排氣口邊緣，v0空間與排氣側相通時由于排氣側氣體壓強較高則有一部分氣體返沖到空間v0中去使氣體壓強突然增高當轉子繼續轉動時氣體排出泵外。
由于羅茨泵是一種無內壓縮的真空泵，這種泵體，通常壓縮 比 很低，故中、高真空羅茨泵需要前級泵。因此，羅茨泵的真空除取決于泵本身結構和制造精度外，還取決于前級泵的真空度。
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