深冷泵的工作原理主要基於其內部的製冷盤管，這些盤管能夠達到-120℃以下的溫度，被放置在真空室中或油擴散泵的泵口。通過這些製冷盤管表面的低溫冷凝效應，深冷泵能迅速捕集真空系統中的殘餘氣體，如水蒸氣、油蒸汽和其他高沸點蒸汽。這些殘餘氣體在高真空環境中是常見的，但難以被有效抽出，它們不僅會延長抽真空的時間，還會影響產品的產量和質量。
深冷泵的使用可以大大縮短抽真空的時間（可縮短60-90%的抽氣時間），同時獲得更潔淨的真空環境，將真空度提高半個數量級，達到10-8 Torr、10-5 Pa的高真空度。此外，深冷泵還具有快速循環的特性，能夠有效地從真空系統中抽除水蒸氣，進一步提高生產效率和產品質量。