水環一大氣泵的工作原理是建立在水環泵和大氣泵兩種真空泵工作原理基礎上的，工作過程簡述如下:
開動水環泵，造成大氣泵工作所要求的預真空。噴嘴的進氣口和排氣口之間有了壓差，大氣便通過噴嘴流人泵內。當壓差達到大氣壓的一半以上(即噴嘴出口壓力與大氣壓之比等于或小于0.528)時，流入的氣體經過噴嘴的收縮段得到加速，在噴嘴的喉部氣流達到聲速，然后經過噴嘴的擴張段，獲得進一步加速，最后以超聲速射向擴壓器。在動能急驟增加的同時，伴隨著壓力的降低，造成了混合室較高的真空，它低于被抽容器的壓力，從而將被抽氣體吸入。
兩股氣流在混合過程中，由于動量的交換，特別是經過擴壓器的收縮段而產生的沖擊波造成了激波損失，使得混合氣流的速度不斷減慢；當進入擴壓器的喉部時，速度降低到聲速以下，然后通過擴壓器的擴散段，速度繼續降低，壓力則不斷增高；當達到大氣泵的排氣壓力即水環泵的吸人真空度時，由水環泵把氣體帶走，排至大氣中。
