羅茨泵是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。兩個轉子彼此反向旋轉，并由軸端齒輪驅動同步旋轉。轉子之間沒有接觸，轉子與泵腔壁之間沒有接觸。它們之間通常有0.15 ~ 1.0毫米的間隙，泵腔由間隙密封。
由于羅茨泵的泵腔內沒有摩擦，轉子可以高速運轉，一般為1500~3000r/min，不需要潤滑油，可以實現無油清潔的泵送過程。泵的潤滑部件僅限于軸承、齒輪和動密封。該
羅茨油泵無往復部件，可實現良好的動平衡。因此，羅茨泵運行平穩，轉速高，體積小，可以獲得較大的泵送速度。
羅茨泵多為臥式結構，進口在泵上，出口在泵上。這種水平結構重心低，高速時穩定性好。羅茨泵的兩個轉子通過一對高精度齒輪同步旋轉。大多數泵是直接連接驅動的，而大型泵是皮帶驅動的。電機和傳動齒輪大多安裝在轉子軸的兩側，便于安裝和拆卸。驅動軸傳遞的扭矩較大，所以軸要有足夠的強度和剛度，軸和轉子要固結牢固。羅茨泵的密封至關重要。驅動軸的外伸部分、兩個轉子的軸承與泵腔之間設置動密封，泵腔與各端蓋之間設置靜密封。
羅茨油泵廠家為了避免誤操作，通常會提供旁通溢流閥。根據羅茨泵的特殊要求，將變速箱、軸承等部分零件與泵腔做成獨立結構。
羅茨泵壓縮過程中產生的熱量傳遞給轉子和泵體。轉子很難將熱量傳遞到泵的外部，而泵體的熱量很容易散失到周圍的大氣中。因此，轉子和泵體之間存在溫差。轉子的熱膨脹加劇。當泵負荷增加時，轉子會消失，膨脹時卡住。于是出現了風冷羅茨泵，用冷卻氣體或大氣直接冷卻熱轉子，從而減小轉子與泵殼的溫差，提高羅茨泵的熱阻。這種風冷羅茨泵可以在高壓差和高壓縮比的條件下使用。該泵結構簡單，冷卻器與泵的出口相連，便于維護和更換。由于散熱均勻，轉子與泵體之間的間隙仍然可以保持很小，有利于提高泵的容積效率。
