羅茨泵是一種雙轉子的容積式真空泵。在泵腔內有兩個形狀對稱的轉子，轉子形狀有兩葉、三葉和四葉的。兩個轉子彼此朝相反方向旋轉，由軸端齒輪驅動同步轉動。轉子彼此無接觸，轉子與泵腔壁也無接觸，其間通常有0.15~1.0mm的間隙，泵腔靠間隙來密封。

    由于羅茨泵泵腔內無摩擦，轉子可高速運轉，一般為1500~3000r/min，而且不必用潤滑油，可實現無油清潔的抽氣過程。泵的潤滑部位僅限于軸承和齒輪，以及動密封處。泵沒有往復運動部件，故可實現良好的動平衡。因而，羅茨泵運轉平穩，轉速高，尺寸小可獲得大的抽速。

    目前國內外的羅茨泵，多數為臥式結構，泵的進氣口在上，排氣口在下，這種臥式結構重心低，高速運轉時穩定性好。羅茨泵的兩個轉子是通過一對高精度的齒輪來實現其相對同步旋轉的。

    泵的傳動多為直聯式的，大泵則有皮帶傳動的。電動機與傳動齒輪，多設在轉子軸的兩側，安裝拆卸方便。主動軸傳遞的扭矩較大，軸要有足夠的強度和剛度，軸與轉子要固結牢靠。羅茨泵的密封很關鍵，主動軸外伸部分、兩個轉子的軸承與泵腔之間設有動密封，泵腔與各端蓋設有靜密封。

    為了避免羅茨泵的誤操作，一般多設有旁路溢流閥。根據對羅茨泵的特殊需要，也有將油的齒輪箱，軸承等部件與泵腔做成分離式結構的。

    在羅茨泵的壓縮過程中產生的熱量被傳到轉子和泵體上。轉子很難將熱量傳至泵外，而泵體的熱量很容易被散失到周圍大氣中。因而轉子與泵體之間就出現了溫差。加劇了轉子的熱膨脹。當泵負荷增大時，轉子膨脹會消失間隙，而被卡死。因此出現了氣冷式羅茨泵，用冷卻的氣體或大氣去直接冷卻熱態的轉子，從而減少了轉子與泵殼間的溫差，提高了羅茨泵的抗熱能力。

    這種氣冷式羅茨泵可用于高壓差和高壓縮比的情況下工作，這種泵的結構簡單，冷卻器與泵的出口相聯，便于維修和更換。由于散熱均勻，轉子和泵體之間的間隙仍可保持很小，有利于泵容積效率的提高。