多級泵是離心泵的一種，也是依靠葉輪的旋轉在獲取離心力，從而物料。待氣體密度達到機械真空泵的工作范圍而被抽出，從而逐漸獲得高真空。
在多級泵體中裝有適量的水作為工作液。當葉輪按順時針方向旋轉時，水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環。水環的下部分內表面恰好與葉輪輪轂相切，水環的上部內表面剛好與葉片頂端接觸（實際上葉片在水環內有一定的插入深度）。此時葉輪輪轂與水環之間形成一個月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成和葉片數目相等的若干個小腔。
如果以葉輪的下部0°為起點，那么葉輪在旋轉前180°時小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時氣體被吸入，當吸氣終了時小腔則與吸氣口隔絕；當葉輪繼續旋轉時，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當小腔與排氣口相通時，氣體便被排出泵外。
綜上所述，多級泵是靠泵腔容積的變化來實現吸氣、壓縮和排氣的，因此它是可以變容積的離心泵。
多級泵可用于石油、化工、機械、礦山、輕工、醫藥及食品等許多工業部門。在工業生產的許多工藝過程中，如真空過濾、真空引水、真空送料、真空蒸發、真空濃縮、真空回潮和真空脫氣等，多級泵得到廣泛的應用。可抽除易燃、易爆的氣體，此外還可抽除含塵、含水的氣體，因此，水環泵應用日益增多。
在多級泵腔內偏心裝有一個型線為余擺線的轉子，它沿泵腔內壁轉動并將泵腔分成兩個可變容積。泵的動平衡性好，所以運轉較平穩、振動亦小，轉速可以提高，可以做到尺寸小、抽速大，適合發展為大抽速的機械多級泵。由于吸氣管路短而粗，有利于提高多級泵低壓力下的抽速。
離心多級泵泵軸細長，傳遞功率大，工作時易彎曲引起故障。在深井潛水泵修理實踐中發現，泵軸彎曲以軸端彎曲zui為突出。實際校直工作中，有人錯誤地按徑向跳動值的大小來判定是否有彎曲，這易將真正的彎點放過，而對本來不彎曲的點進行校壓，越校彎點越多。軸端彎曲難以校直的主要原因是校前難準確地確定彎點位置，文獻提出2種確定彎點的方法，即作圖分析法和數值比較法。
