真空热处理是真空技术与热处理技术相结合的新型热处理技术，真空热处理所处的真空环境指的是低于一个大气压的气氛环境，包括低真空、中等真空、高真空和超高真空，真空热处理实际也属于气氛控制热处理。
真空热处理是指热处理工艺的全部和部分在真空状态下进行的，真空热处理可以实现几乎所有的常规热处理所能涉及的热处理工艺，但热处理质量大大提高。与常规热处理相比，真空热处理的同时，可实现无氧化、无脱碳、无渗碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脱脂除气等作用，从而达到表面光亮净化的效果。
鹰鹏谈真空热处理的主要应用：
零件经真空热处理后，畸变小，质量高，且工艺本身操作灵活，无公害。因此真空热处理不仅是某些特殊合金热处理的必要手段，而且在一般工程用钢的热处理中也获得应用，特别是工具、模具和精密耦件等，经真空热处理后使用寿命较一般热处理有较大的提高。
例如某些模具经真空热处理后，其寿命比原来盐浴处理的高40～400%，而有许多工具的寿命可提高3～4倍左右。此外，真空加热炉可在较高温度下工作，且工件可以保持洁净的表面，因而能加速化学热处理的吸附和反应过程。因此，某些化学热处理，如渗碳、渗氮、渗铬、渗硼，以及多元共渗都能得到更快、更好的效果。