工作前泵內必須充以一定數量的工作水是水環式真空泵能夠工作的必要條件。向泵充入水后，當葉輪旋轉時，水被帶動旋轉，形成一緊貼泵殼內壁的水環，水環內表面與葉輪輪毅表面及兩側蓋端面之間形成一個月牙形的工作空間。該空間被葉輪的葉片分隔成若干個互不相通的腔室。這些腔室的容積隨著葉輪的回轉將會周期性地變大和變小。顯然，腔室容積變大時將吸入流體，腔體容積變小時將會擠壓和排出流體。吸入、壓縮和排出三個工作階段便組成了水環泵的一個工作循環。
以輸送氣體為例:
1)吸入過程—當葉間轉過圖中的右半轉時，由于葉片外端與偏心的泵殼間的距離增加，葉間的液體就會被甩出，使葉間腔室的容積逐漸增大，氣體便通過側面的吸入口被吸入。
2)壓縮過程—當葉間轉過吸入口開始進入圖示左半轉時，由于泵殼與葉片外端的距離逐漸縮小，葉輪外按圓周方向高速流動的液流便會擠入葉間。這樣，在葉間尚未與排出口相通時，其中的氣體便受到壓縮。
3)排出過程—當葉間轉到與排出口相通時，葉間腔室中的壓力即會在瞬間與排出壓力相平衡，并在葉輪隨后的轉動過程中，由于葉外的液體不斷擠入葉間，從而將氣體排出。
可見，水環泵的工作原理與葉片泵有非常相似之處，即都是靠工作腔室的容積變化來產生吸排，但兩者卻有著重要的差別。水環泵中的定子是由一個旋轉水環構成的，而這個水環是由葉輪給予工作水的動能所形成的。水環中的液體在圖示的右半轉中是靠葉輪帶動其回轉而獲得了一定的能量，并被甩到葉外的流道中;而在其進入左半轉后，也就只能憑借其已獲得的動能擠入葉間，壓縮氣體。這樣，葉輪外的液體流速必然會隨著壓力的增加而降低。當排出壓力升高到一定的數值時，葉輪外液體的速度也就會降到很低，從而不能進入葉間去壓縮氣體。也就是說，水環泵中的氣體在壓縮階段壓力能的增加，完全是靠工作水獲自葉輪的動能轉換而來的。因此，水環泵的排出壓力不會像其他容積式泵那樣會隨排出負荷增加而不斷增加到危險的程度，即水環泵的最高工作壓力(排出閥全關時的壓力)有限。
