油擴散泵由油鍋、擴散噴嘴、汽缸三個部分組成 ，真空泵本身沒有機械式的可動機構。 油擴散泵的排氣原理如下：首先，油在油鍋的部分被加熱蒸發，大量的油分子從噴嘴傾斜地向下以音速的速度被噴出。從高真空側（吸氣口）吸入的氣體分子高幾率的與噴出的油分子進行碰撞，被油分子一起被噴出與壓縮到斜下方的空間內。如此反復至第二級，第三級，*氣體分子經排氣口由前級泵抽出。 由噴嘴噴出的油分子與冷卻的汽缸內壁進行碰撞，會產生冷凝，液化效果。*，回到油鍋內，再次被加熱后從噴嘴噴出。 另外，油擴散真空泵并不能進行單獨的排氣，需要與前級泵（主要為滑閥真空泵）進行搭配后進行排氣。