Neigiamo slėgio vakuuminis siurblys veikia mechaniškai arba fiziškai išgaunant dujų molekules iš sandarios erdvės, sukurdamas neigiamo slėgio aplinką, žemesnę už atmosferos slėgį siurblio kameroje. Pagrindinis jo principas yra judančių dalių, tokių kaip rotoriai, mentės ar sūkuriai, greitas sukimasis arba slenkamasis judėjimas, kuris įtraukia dujas per įleidimo angą, jas suspaudžia, o paskui išleidžia per išleidimo angą ir sukuria vakuuminę aplinką. Konkretus procesas gali būti suskirstytas į tris etapus:
Įsiurbimo pakopa: dujos patenka į siurblio kamerą per įsiurbimo angą (pvz., 40 mm skersmens). Šiuo metu rotorius arba mentės juda, padidindami kameros tūrį ir sumažindami vidinį slėgį.
Suspaudimo stadija: judančioms dalims toliau besisukant (pvz., 1470 aps./min.), dujos suspaudžiamos iki išleidimo slėgio (pvz., 32 mbar vandens garų slėgio).
Išleidimo stadija: Suslėgtos dujos išleidžiamos per išleidimo vožtuvą. Tuo pačiu metu alyvos tepimo sistema (pvz., UL19 alyvos tipo) užtikrina sandarumą ir šilumos išsklaidymą (darbo temperatūra 12-40 laipsnių).