De fleste turbomolekylære pumper bruker flere trinn, som hver består av et raskt roterende rotorblad og stasjonært statorbladpar. Systemet fungerer som en kompressor som setter energi i gassen, i stedet for å ta den ut. Gass fanget i av de øvre trinnene skyves inn i de nedre trinnene og komprimeres suksessivt til nivået på forvakuumtrykket. Når gassmolekylene kommer inn gjennom innløpet, treffer rotoren, som har et antall vinklede blader, molekylene. Dermed overføres den mekaniske energien fra bladene til gassmolekylene. Med dette nylig ervervede momentet går gassmolekylene inn i gassoverføringshullene i statoren. Dette fører dem til neste trinn hvor de igjen kolliderer med rotoroverflaten, og denne prosessen fortsetter og fører dem til slutt utover gjennom eksosen.