原則上，渦輪分子泵是在外殼中快速旋轉的渦輪，其中渦輪的 配備有多個轉子葉片。位于旋轉的轉子葉片之間的是固定的定子盤，其葉片以相反的方向排列。

　　通過從旋轉的轉子葉片到氣體分子的動量傳遞，氣體分子 初的非定向熱運動轉變為從泵的入口法蘭沿軸向朝向前部真空法蘭的定向運動。

　　在分子流范圍內（即壓力低于 10 -3  mbar (0.75 x 10 -3  Torr)），氣體分子的平均自由程大于轉子和定子葉片之間的間距（通常為十分之幾毫米）。相應地，分子主要與光學密集的轉子葉片碰撞，從而產生高效的泵送作用。在層流（恒定）流量范圍內（即壓力超過 10 -1  mbar (0.75 x 10 -1  Torr)），轉子的效果會因分子本身之間的頻繁碰撞而受損。

　　由于這個原因，渦輪分子泵不能在大氣壓下泵送氣體。