Nawęglanie próżniowe polega na nagrzaniu obrabianego przedmiotu w próżni.Gdy osiągnie temperaturę powyżej punktu krytycznego, pozostanie przez pewien czas, odgazuje i usunie warstwę tlenku, a następnie przejdzie do oczyszczonego gazu nawęglającego do nawęglania i dyfuzji.Temperatura nawęglania nawęglania próżniowego jest wysoka, do 1030 ℃, a prędkość nawęglania jest duża.Aktywność powierzchniową części nawęglonych poprawia się poprzez odgazowanie i odtlenianie.Późniejsza prędkość dyfuzji jest zbyt wysoka.Nawęglanie i dyfuzja są przeprowadzane wielokrotnie i naprzemiennie, aż do osiągnięcia wymaganego stężenia powierzchniowego i głębokości.
Można kontrolować głębokość nawęglania próżniowego i stężenie powierzchniowe;Może zmieniać właściwości metalurgiczne warstwy wierzchniej części metalowych, a jego efektywna głębokość nawęglania jest głębsza niż rzeczywista głębokość nawęglania innych metod.