Vákuové nauhličovanie je ohrievanie obrobku vo vákuu.Keď dosiahne teplotu nad kritickým bodom, zostane určitý čas, odplyní a odstráni oxidový film a potom prejde do vyčisteného nauhličovacieho plynu na nauhličovanie a difúziu.Teplota nauhličovania pri vákuovom nauhličovaní je vysoká, až 1030 ℃, a rýchlosť nauhličovania je vysoká.Povrchová aktivita nauhličených dielov sa zlepšuje odplyňovaním a deoxidáciou.Následná rýchlosť difúzie je príliš vysoká.Nauhličovanie a difúzia sa vykonávajú opakovane a striedavo, kým sa nedosiahne požadovaná povrchová koncentrácia a hĺbka.
Hĺbku a povrchovú koncentráciu vákuového nauhličovania je možné kontrolovať;Dokáže zmeniť metalurgické vlastnosti povrchovej vrstvy kovových dielov a jeho efektívna hĺbka nauhličovania je hlbšia ako skutočná hĺbka nauhličovania iných metód.