1．脫脂
粘附在金屬表面的油脂、潤滑劑等蒸氣壓較高，在真空加熱時，自行揮發或分解成水，氫氣和二氧化碳等氣體，并被真空泵抽走，與不同金屬表面產生化學反應，得到無氧化、無腐蝕的非常光潔的表面 。
2．除氣
金屬在熔煉時，液態金屬要吸收H2、O2、N2、CO等氣體，由于冷卻速度太快，這些氣體留在固體金屬中，生成氣孔及白點等各種冶金缺陷，使材料的電阻、磁導率、硬度、強度、塑性、韌性等性能受到影響，根據氣體在金屬中溶解度，與周圍環境的分壓平方根成正比的關系，分壓越小即真空度越高，越可減少氣體在金屬中的溶解度，釋放出來的氣體被真空泵抽走 。
3．氧化物分解
金屬表面的氧化膜、銹蝕、氧化物，氫化物在真空加熱時被還原、分解或揮發而消失，使金屬表面光潔。鋼件真空度達0.133~13.3Pa即可達到表面凈化效果，金屬表面凈化后，活性增強，有利于C、N、B等原子吸收，使得化學熱處理速度增快和均勻。
4．保護作用
真空熱處理實質上是在極稀薄的氣氛中進行，爐內殘存的微量氣體不足以使被處理的金屬材料產生氧化脫碳，增碳等作用。使金屬材料表面的化學成分和原來表面的光亮度保持不變 。
5．合金元素的蒸發
各種金屬在不同溫度下有不同蒸氣壓，當真空度提高時，蒸氣壓高的金屬（Mn、Cr）容易蒸發、并污染其它金屬表面，使零件之間，或零件與料筐之間粘結，造成電氣短路，材質改性等缺陷，通常零件在高真空下加熱至800C，800C以上應通以惰性氣體。