Turbomolekularne vakuum pumpe rade po principu elise turbine. Elise rotora koje se okreću velikom brzinom, daju momenat molekulima gasa i njihovo, prvobitno nasumično, kretanje postaje kontrolisan tok unutar pumpe. Proces pumpanja turbomolekularnih vakuum pumpi transportuje molekule gasa kroz pumpu, od usisnog otvora niskog pritiska do izduva visokog pritiska. Kako bi se postigao ovaj momenat molekula gasa, vrhovi elisa rotora moraju se okretati pri velikoj brzini (>30.000min-1).
Optimalan dizajn ovih rotora daje im najbolje moguće performanse uz veoma male dimenzije. Integrisana tehnologija vučenja molekula daje viši prednji pritisak što dovodi do veće efikasnosti sistema i zahteva manje pomoćne pumpe. Ove pumpe koriste trajno podmazane, keramičke, kuglične ležajeve čije je predviđeno vreme rada preko 200.000 sati.