叶轮与泵壳成偏心，泵壳内充一定量的水，叶轮旋转使水形成水环。相邻叶片旋转时，与水环形成的空间（气室）变大即进气，空气（气室）逐渐变小，即空气被压缩。多组相邻叶片，即多组往复压缩。结构紧凑、工作平衡可靠和流量均匀，所以化工生产中多用来输送或抽吸易燃、易爆和有腐蚀性的气体。
水环式真空泵由于叶轮搅拌液体，损失能量大，故其效率很低。
性能特点：
优点：
结构简单，制造精度要求不高，容易加工。 结构紧凑，泵的转数较高，一般可与电动机直联，无须减速装置。故用小的结构尺寸，可以获得大的排气量，占地面积也小。 压缩气体基本上是等温的，即压缩气体过程温度变化很小。 由于泵腔内没有金属磨擦表面，无须对泵内进行润滑，而且磨损很小。转动件和固定件之间的密封可直接由水封来完成。 吸气均匀，工作平稳可靠，操作简单，维修方便。
缺点：
效率低，一般在30%左右，较好的可达50%。 真空度低，这不仅是因为受到结构上的限制，更重要的是受工作液饱和蒸气压的限制。用水作工作液，极限压强只能达到2000~4000Pa。用油作工作液，可达130Pa。 总之，由于水环泵中气体压缩是等温的，故可以抽除易燃、易爆的气体。由于没有排气阀及摩擦表面，故可以抽除带尘埃的气体、可凝性气体和气水混合物。有了这些突出的特点，尽管它效率低，仍然得到了广泛的应用。