往复式低温泵由泵体和原动机两大部分组成，其中泵体又可以分成两大部分；液力端和传动端。

液力端（又可称泵头）的作用就是在泵体内压缩低温液体，使机械能转化为液体的压力能，使排出的液体的压力升高。

传动端的作用，就是将原动机的动力通过减速机构输入，并通过连杆机构将旋转运动转换为往复运动。

工作原理如图所示：

当活塞（或柱塞）从左向右移动时，泵缸内部的容积就增大，压力随着降低，进入管路的液体压力大于泵缸中的压力时，液体在压差作用下，打开吸入阀而进入泵缸内。在传动箱的曲柄转过180度后，活塞向左移动。由于低温液体基本是不可压缩的，低温液体立即被活塞压缩而压力迅速升高，同时从密封部分（从活塞队活塞环或柱塞与泵缸的间隙中）泄露的低温液体量也增加，会使泵缸中的压力升高的速度变得小一点，但压力还是一直在升高。直到泵缸中的液体压力大到足够打开排出阀时，低温液体经过排出阀向排液管道输出。当活塞被曲柄拉动又向右移动时，重复以上过程。

往复式低温泵前半个周期是吸入低温液体，后半个周期是排出低温液体。排液是间断式的，不是连续性的。

液力端主要包括排出阀、吸入阀（或吸液窗口）、泵缸和缸套、活塞（或柱塞）、密封器、各种连接管及补偿管。这部分零件都接触到低温液体，一般都采用铜、不锈钢和聚四氟乙烯等低温材料，并注意去除油脂、防水、防止异物进入。