水環式真空泵的原理圖。它的殼體內部形成一個圓柱體空間，葉輪偏心地裝在這個空間內，同時在殼體兩端面的半徑處，水環式真空泵適當位置上分別開有吸氣口和排氣口，有吸氣口和排氣口設在葉輪的側面，進行軸向吸氣和排氣。真空泵的殼體內充有適量工作水，帶有若干前彎葉片的轉子在泵體內旋轉，由于受離心力的作用，水被甩向殼體圓柱表面形成一個運動的圓環，稱其為水環。由于葉輪與殼體是偏心的，轉子每轉一周，轉子上兩個相鄰葉片與水環間所形成的空間均會形成由小到大，又由大到小的周期性變化。當空間處于由小到大的變化時，該空間產生真空，進氣口便吸入氣體。當空間由大變小時，該空間內的氣體被壓縮面產生壓力，經排氣門排出。由于轉子是由若干葉片組成，每個相鄰葉片與水環所構成的空間均處于不同的窖變化過程，所以當轉子轉動時，泵和吸氣和排氣均為一個連續不間斷過程。泵在工作時，氣體排出時同時會帶出一部分工作水。為了保持水環恒定的徑向厚度，在運行過程中必須連續向泵內補水。
水環式真空泵主要部件是葉輪和殼體，葉輪是由葉片和輪轂構成，葉片有徑向平板式，也有向前（向葉輪旋轉方向）彎式。殼體內部形成一個圓柱體空間，葉輪偏心地裝在這個空間內，同時在殼體的適當位置上開設吸氣口和排氣口。吸氣口和排氣口開設在葉輪側面殼體的氣體分配器上，形成吸氣和排氣的軸向通道。
