羅茨泵的工作原理是利用一對同步旋轉的轉子來抽氣。
這種泵的結構和工作原理與羅茨鼓風機相似，主要特點是轉子與轉子之間、轉子與泵殼內壁之間保持一定的間隙，可以實現高轉速運行。工作時，被抽氣體從進氣口吸入到轉子與泵殼之間的空間，然後通過排氣口排出，在這個過程中，由於吸氣後空間是全封閉的，所以氣體沒有壓縮或膨脹。當轉子的頂部轉過排氣口邊緣，使得空間與排氣側相通時，由於排氣側的氣體壓強較高，部分氣體返衝到空間中，導致氣體壓強突然增高，當轉子繼續旋轉時，氣體被排出泵外。這種泵通常不需要用油潤滑，且具有較高的轉速和容積效率。