由于蒸氣流的上方被抽氣體的分壓強大于蒸氣流內該氣體的分壓強，故氣體分子不斷地由較高分壓強區(qū)向較低分壓強區(qū)的蒸氣流中擴散，并被超音速的蒸氣流分子碰撞，氣體分子因而得到一個指向泵前級方向的速度分量，從宏觀上看，好象氣體分子被蒸氣流逐級向下推送。原來體積較大、壓強較低的氣體，經(jīng)過幾級蒸氣流的壓縮后，到達前級空間時，已成為體積較小、壓強較高(10-3托以上)的氣休，隨即被前級機械泵抽走。而從噴口噴出的蒸氣流落到水冷泵壁上，被冷凝成液體流回到分餾鍋內，再受熱變成蒸氣。如此反復循環(huán)，逐漸在噴嘴的上端和附近便形成了一個低壓強區(qū)域，被抽容器內的壓強便不斷降低。

高速的蒸氣流對前級真空室里的高壓強氣體來說，如同一道屏障，阻止它返回高真空端。這種泵高真空端壓強一般可低到10-8托以下，而前級壓強可高前10-1托，因此，氣體壓縮比高達億倍以上，這也是其他泵種無法比擬的優(yōu)點。但由于種種原因，泵液蒸氣分子不可避免的會返流入高真空端而污染真空系統(tǒng)和被抽容器或器件，這是必須設法消除的。經(jīng)過人們多年對擴散泵的泵型結構、抽氣機理研究，對使用各種類型阱在不同條件下的擋油效率的研究，對擴散泵液、返油機理、擋油帽結構等問題的研究，使擴散泵技術取得了可觀的進展:抽速效率(何氏系數(shù))可做到大于50%,最大工作能力每千瓦高于1托·升/秒，前級反壓強優(yōu)于0.5托，不用冷阱直接抽氣極限壓強可達1 x10-9托，抽氣速率比老式泵已提高兩倍，最大容許排出壓強、耐久性等均得到加強。總的來說，關鍵的問題是由于低蒸氣壓泵液和返流控制研究的進展，才使得用油擴散泵來獲得超高或極高真空和“清潔”真空成為可能。只要能徹底防止材料溶解氫的影響、徹底烘烤去氣、防止?jié)B透，即盡量減少材料和泵壁放氣帶來的污染，用擴散泵獲得最終極限壓強達10-16托量級目前看來是有可能的。