羅茨真空泵是一種雙轉子容積式真空泵。泵室內有兩個對稱的轉子，轉子有兩葉，三葉和四葉形狀。兩個轉子沿彼此相反的方向旋轉，并被軸端齒輪同步驅動。轉子彼此不接觸，并且轉子和泵室壁也不接觸，并且它們之間通常存在0.15至1.0mm的間隙，并且泵室由間隙密封。
由于羅茨真空泵的泵腔內沒有摩擦，轉子可以高速運轉，一般為1500~3000r / min，不需要使用潤滑油，可以實現無油清洗過程。泵的潤滑僅限于軸承和齒輪，以及動態密封。泵沒有往復運動部件，因此可以實現良好的動態平衡。因此，羅茨真空泵運行平穩，轉速高，尺寸小，以獲得大的抽速。
目前，國內外大多數羅茨真空泵都是水平結構。泵的進氣口位于頂部，排氣口位于底部。該水平結構具有低重心和高速操作時的良好穩定性。羅茨真空泵的兩個轉子通過一對高精度齒輪相對同步旋轉。
泵主要是直接耦合的，而大型泵是皮帶驅動的。電機和傳動齒輪設置在轉子軸的兩側，便于安裝和拆卸。傳動軸傳遞大扭矩，軸具有足夠的強度和剛度，軸和轉子牢固地固定。羅茨真空泵的密封至關重要。驅動軸的外軸，兩個轉子的軸承和泵室設有動態密封，泵室和每個端蓋設有靜密封。
為了避免羅茨真空泵的誤操作，通常提供旁路安全閥。根據羅茨真空泵的特殊需要，油壓齒輪箱，軸承和其他部件與泵腔分離。
羅茨真空泵壓縮過程中產生的熱量傳遞給轉子和泵體。轉子難以將熱量傳遞到泵的外部，并且泵體的熱量容易損失到周圍的大氣中。因此，在轉子和泵體之間產生溫差。轉子的熱膨脹加劇。當泵負載增加時，轉子膨脹，間隙消失并卡住。因此，出現了一種風冷羅茨真空泵，它使用冷卻的氣體或氣氛直接冷卻熱轉子，從而減小轉子和泵殼之間的溫差，并改善羅茨真空泵的耐熱性。
這種風冷羅茨真空泵可用于高壓差和高壓縮比。該泵結構簡單，冷卻器與泵出口連接，便于維護和更換。由于均勻的散熱，轉子與泵體之間的間隙可以保持很小，這有利于提高泵的容積效率。