分子泵的核心部件是旋轉葉片和固定葉片(圖1)。旋轉葉片的轉速達1800～90000rpm，葉片端的速度達數百m/s，接近分子的平均速度，通過和氣體分子的碰撞將氣體分子搬運到排氣口。當對向設置的旋轉葉片進行高速轉動時，氣體分子從吸氣側運動到排氣側的幾率是A，氣體分子從排氣側反向運動到吸氣側的幾率是B。旋轉葉片撞擊氣體分子，氣體分子碰到固定葉片之后再次飛向下一個旋轉葉片，最終被彈向排氣口，使得A>B，實現排氣功能。

分子泵的排氣速度 = 吸氣側開口面積×11.6×A/B.p

　　式中　p——壓強的上升值。

　　葉片的角度大，則排氣速度大，壓縮比小。葉片的角度小，則排氣速度小，壓縮比大。分子泵的排氣速度基本上不受氣體種類的影響，泵的極限壓強可達10^-8 Pa，但是對輕分子/原子，排氣速度會有所降低。

　　分子泵是一種高速旋轉的機械泵，因此對平衡的要求很高，對固體異物非常脆弱，通常要在分子泵的入口處安裝金屬過濾網。分子泵在工作過程中，如果壓強突然惡化，則有可能損壞葉片。

圖1　分子泵的結構和原理圖

　　常規的分子泵使用軸承來確保葉片的高速旋轉。新型的分子泵采用磁懸浮構造，使得葉片轉速不斷提高的同時，更使分子泵適合超高真空系統，也延長了分子泵的使用壽命。

　　分子泵與油封式旋片泵和渦輪式干泵相比，工作環境更加清潔，而且可以達到極高的真空度。但是，分子泵不能在大氣壓下工作，必須和其他能夠在大氣壓下工作的粗抽真空泵(油封式旋片泵或渦輪式干泵)聯合使用。分子泵構造復雜、價格昂貴，高速旋轉工作時會有振動。