当水环式真空泵的叶轮逆市方针旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮盒相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。

此时叶轮轮壳与水环内界面之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被水环式真空泵的叶轮叶片分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0℃为起点，那么水环式真空泵的叶轮在旋转前180℃时小腔的容积由小变大，而且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝，当水环式真空泵的叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩，当小腔与排气口相通时，气体变被排出水环式真空泵外。