雙級羅茨風機是由兩臺SR系列標準羅茨鼓風機串聯而成。當氣體進入一級風機升壓后，經過中間冷卻器將氣體溫度隆至40℃以下，然后進入二級風機繼續升壓，機組高升壓可達180kPa。兩級風機的主機由同一臺電機通過皮帶傳動或雙軸伸電機直聯傳動。

當葉輪轉動時，由于離心力的作用，風向標促使氣體向前向外運動，從而形成一系列螺旋狀的運動。葉輪刀片之間的空氣呈螺旋狀加速旋轉并將泵體之外的氣體擠入(由吸氣口吸入)側槽,當它進入側通道以后，氣體被壓縮，然后又回復到葉輪刀片間再次加速旋轉。

當空氣沿著一條螺旋形軌道穿過葉輪和側槽時，每個葉輪片增加了壓縮和加速的程度,隨著旋轉的進行，氣體的動能增加，使得沿側通道通過的氣體壓力進一步增加。當空氣到達側槽與排放法蘭的連接點，氣體即被擠出葉片并通過出口消聲器排出泵體。