Pompa jonowa jest typem pompy bez wylotowej. W takiej pompie wytwarzane jest pole elektryczne o dużym natężeniu, rzędu 30 kV/cm, w którym cząsteczki gazu ulegają polaryzacji i zaczynają poruszać się w kierunku elektrod, a w wyniku zderzeń są jonizowane. Elektrony, które wówczas powstają uczestniczą w procesie jonizacji wtórnej. Pole magnetyczne wytwarzane przy pomocy magnesów stałych, zakrzywia tory naładowanych cząstek, zwiększając w ten sposób efektywność jonizacji.
Przyspieszane polem elektrycznym cząsteczki gazu są wbijane w pokryte tytanem katody i absorbowane w nich chemicznie. Dodatkowo w trakcie zderzeń z katodą, rozpylany jest tytan, który osiada między innymi na anodzie tworząc aktywną chemicznie warstwę, zdolną absorbować gazy. Schemat pompy jonowej przedstawiony jest na poniższym rysunku.
Pompa jonowa wymaga próżni wstępnej poniżej 10-4 mbar, która wytwarzana jest przy użyciu pompy rotacyjnej oraz turbomolekularnej. Pompa ta charakteryzuje się długim czasem działania, wysoką niezawodnością i wydajnością. Jej zaletą jest fakt, iż nie wprowadza do układu dodatkowych zanieczyszczeń takich jak pary oleju. Wadą pompy jest to, że słabo pompuje wodór i gazy szlachetne w tym hel, który w przypadku korzystania z lampy helowej, dostaje się do układu. Szybkość pompowania jonowej pompy próżniowej zmienia się wraz ze zmianą ciśnienia. Pompa taka może pompować gazy z prędkością rzędu kilkuset l/s. Pompa jonowa w połączeniu z pompą rotacyjną i turbomolekularną pozwala uzyskać próżnię ultrawysoką.