往复真空泵又称活塞真空泵，主要部件有泵缸、活塞、活塞杆及吸气阀、排出阀。其工作原理主要是：活塞自左向右移动时，泵缸内形成负压，则贮槽内液体经吸入阀进入泵缸内。当活塞自右向左移动时，缸内液体受挤压，压力增大，再由排出阀排出。活塞往复一次，各吸入和排出一次液体，这则称为单动泵。若活塞往返一次，各吸入和排出两次液体，称为双动泵。 活塞由一端移至另一端，称为一个冲程。该系列泵有三部分组成，即：机械传动部分、气体流通部分、隔油部分。
被支承在机体两旁的曲轴的一端有一个大带轮，是用来驱动传动的。曲轴的轴颈与十字头连接，活塞杆一端旋入十字头的螺孔中，另一断用螺母固定在活塞的锥孔中，在电机的驱动下通过小带轮通过的三角带带动曲轴转动，使气缸内的活塞做往返运动。
往复真空泵气缸内有吸气阀，排气阀。当气缸内左腔体积增大时，气体密度减少，就形成了抽气过程。为控制进排气，在阀的气槽上装有阀片和弹簧，组成逆止阀。当气缸内充满气体时，活塞就会从右端向左端做往复运动，做往复运动时，只要气体压强大于一个大气压时，就会打开排气阀，排出一部分气体，再有吸入阀吸入一些气体。就这样周期性的完成吸气、排气这两个步骤，直到气缸内气体气压达到所需要求。
为防止会有空气渗入真空泵气缸内，隔油腔很重要，他主要是将曲轴、活塞杆和气缸内元件分隔开。当不断吸气、排气时，就不会有空气会渗入气缸内而影响气体纯度。机械产品会使用润滑油，这个隔油腔还可防止油渗入进去。
实际应用时，气体压缩和金属摩擦都会产生热量，为了使气缸不至于过热，就必须有冷却装置，以控制温度。而流动在气缸水套中的冷却水可解决这一问题。冷却水从气缸盖下面进水口注入，经过水套在气缸颈上面出水口流出。
很多企业为了提高抽气效率，往复真空泵都是选用能在两个方向同时进行抽气和压缩的双作用气缸。往复式真空泵应用范围较广，但是不适用于抽除腐蚀性或含有颗粒状灰尘的气体的场合。如果被抽气体中含有灰尘，则可以在泵的进口处加装过滤器。