羅茨泵采用內冷方式，熱量被循環冷卻空氣直接從熱源處帶走，即被抽的氣體，當它在被壓縮或排出時，就被冷卻空氣所冷卻，因此這種泵能用于標準泵不能工作的地方。
泵腔內可自行冷卻，因為葉輪和工作腔有一個特殊的工作部分，這個特殊的部分工作時，工作腔的一部分被關閉住，擋住了進口和出口，經過特設的通氣口，冷卻氣從壓力邊流出，或再進入工作腔內，再從出口邊由有壓力的冷卻氣進行填充，氣體就以此循環。
氣體循環內冷卻羅茨泵，由特別的葉輪頭控制冷空氣的流動，而不需要附加控制元件，所以這種內循環冷卻羅茨泵與普通羅茨泵一樣，結構簡單而清潔。它把冷卻器與排氣口相連在一起，冷卻器裝在泵殼的外部，便于維修保養和更換。
如果冷卻器設計得正確，而且輸送冷卻氣的管道尺寸足夠大時，冷卻效果是很好的，這樣羅茨泵就能在各種壓差的條件下工作。
泵發熱不僅取決于轉速、循環冷卻劑量，還與壓差有關，呈正比關系(與轉速也成正比)。此外，還要使泵的葉片能與泵殼之間的間隙維持在最小值。這有利于容積效率的提高，以便獲得較高真空度。
氣體循環冷卻羅茨泵最適合于那些將氣體或蒸汽排出和壓縮的工藝流程中，這些被排出或被壓縮的氣體，在進泵前不應與油或有害液體相接觸，例如氮氣循環在低溫恒溫器內就是如此。如進排氣的壓差很大而要求的極限真空度又很高時，則可考慮三臺羅茨泵串聯使用。除此之外，也有采用水冷卻或采用多級泵。
