罗茨真空泵是一种双转子容积式真空泵。泵室内有两个对称的转子，转子有两叶，三叶和四叶形状。两个转子沿彼此相反的方向旋转，并被轴端齿轮同步驱动。转子彼此不接触，并且转子和泵室壁也不接触，并且它们之间通常存在0.15至1.0mm的间隙，并且泵室由间隙密封。
由于罗茨真空泵的泵腔内没有摩擦，转子可以高速运转，一般为1500~3000r / min，不需要使用润滑油，可以实现无油清洗过程。泵的润滑仅限于轴承和齿轮，以及动态密封。泵没有往复运动部件，因此可以实现良好的动态平衡。因此，罗茨真空泵运行平稳，转速高，尺寸小，以获得大的抽速。
目前，国内外大多数罗茨真空泵都是水平结构。泵的进气口位于顶部，排气口位于底部。该水平结构具有低重心和高速操作时的良好稳定性。罗茨真空泵的两个转子通过一对高精度齿轮相对同步旋转。
泵主要是直接耦合的，而大型泵是皮带驱动的。电机和传动齿轮设置在转子轴的两侧，便于安装和拆卸。传动轴传递大扭矩，轴具有足够的强度和刚度，轴和转子牢固地固定。罗茨真空泵的密封至关重要。驱动轴的外轴，两个转子的轴承和泵室设有动态密封，泵室和每个端盖设有静密封。
为了避免罗茨真空泵的误操作，通常提供旁路安全阀。根据罗茨真空泵的特殊需要，油压齿轮箱，轴承和其他部件与泵腔分离。
罗茨真空泵压缩过程中产生的热量传递给转子和泵体。转子难以将热量传递到泵的外部，并且泵体的热量容易损失到周围的大气中。因此，在转子和泵体之间产生温差。转子的热膨胀加剧。当泵负载增加时，转子膨胀，间隙消失并卡住。因此，出现了一种风冷罗茨真空泵，它使用冷却的气体或气氛直接冷却热转子，从而减小转子和泵壳之间的温差，并改善罗茨真空泵的耐热性。
这种风冷罗茨真空泵可用于高压差和高压缩比。该泵结构简单，冷却器与泵出口连接，便于维护和更换。由于均匀的散热，转子与泵体之间的间隙可以保持很小，这有利于提高泵的容积效率。