罗茨鼓风机是通过转子不断的旋转，而后被抽气体从进气口吸入到转子和泵壳之间的空间内，再经排气口排出，由于吸气后，转子和泵壳之间的空间内都是全封闭状态，泵腔内气体不会产生压缩和膨胀，当转子顶部到达排气口边缘时，空间就和排气侧相通，改变了全封闭状态，当排气侧气体压强较高时，会有一部分气体返冲到转子和泵壳之间的空间内，这样气体压强就会增高，当转子继续转动时，气体就会排出，这就三叶罗茨鼓风机的工作原理。
罗茨鼓风机上的每一个凹入的曲面部分和气缸内壁都会组成工作容积，在转子回转过程中从吸气口带走气体，当移到排气口附近与排气口相连通的瞬间会有较高的压力气体回流，会提升工作容积中的压力，最后将气体输送到排气通道。转子和转子做依次交替工作，互不接触，为了不使排出的气体受到润滑油的污染，转子之间间隙控制的十分严密，利用这严密的间隙来实现密封。转子还应进行动静平衡校验，轴和转子垂直度公差要低于0.05mm。
罗茨鼓风机的油封大多选用氟橡胶材料，因为这种材料具有耐高温、耐磨且使用寿命长的优点。因为它属于恒转矩负载，因此节电率和转速降成正比，具有功率大，节电率高的优点，而且只要炉墙不坏，可以连续24小时工作，且开动时间也很长。还具有结构简单、制作方便的优点，特别适用于低压力场合的气体输送和加压，而且还可以正压输送或者负压抽吸。但是由于周期性的吸、排气和瞬时等容压缩造成气流速度和压力的脉动，因此会产生较大的气体动力噪声，而风机本身振动是比较小的，噪音低。罗茨鼓风机还可以输送煤气、氢气、乙炔、二氧化碳等易燃、易爆、易腐蚀的气体。