罗茨泵采用内冷方式，热量被循环冷却空气直接从热源处带走，即被抽的气体，当它在被压缩或排出时，就被冷却空气所冷却，因此这种泵能用于标准泵不能工作的地方。
泵腔内可自行冷却，因为叶轮和工作腔有一个特殊的工作部分，这个特殊的部分工作时，工作腔的一部分被关闭住，挡住了进口和出口，经过特设的通气口，冷却气从压力边流出，或再进入工作腔内，再从出口边由有压力的冷却气进行填充，气体就以此循环。
气体循环内冷却罗茨泵，由特别的叶轮头控制冷空气的流动，而不需要附加控制元件，所以这种内循环冷却罗茨泵与普通罗茨泵一样，结构简单而清洁。它把冷却器与排气口相连在一起，冷却器装在泵壳的外部，便于维修保养和更换。
如果冷却器设计得正确，而且输送冷却气的管道尺寸足够大时，冷却效果是很好的，这样罗茨泵就能在各种压差的条件下工作。
泵发热不仅取决于转速、循环冷却剂量，还与压差有关，呈正比关系(与转速也成正比)。此外，还要使泵的叶片能与泵壳之间的间隙维持在最小值。这有利于容积效率的提高，以便获得较高真空度。
气体循环冷却罗茨泵最适合于那些将气体或蒸汽排出和压缩的工艺流程中，这些被排出或被压缩的气体，在进泵前不应与油或有害液体相接触，例如氮气循环在低温恒温器内就是如此。如进排气的压差很大而要求的极限真空度又很高时，则可考虑三台罗茨泵串联使用。除此之外，也有采用水冷却或采用多级泵。
