真空熱處理即真空技術與熱處理兩個專業相結合的綜合技術，是指熱處理工藝的全部和部分在真空狀態下進行的，我國將真空劃分為低、中、高和超高真空。

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目前大多數真空熱處理爐的工作真空度在1.33~1.33×10ˉ3Pa。
真空熱處理幾乎可實現全部熱處理工藝，如淬火、退火、回火、滲碳、氮化，在淬火工藝中可實現氣淬、油淬、硝鹽淬火、水淬等，還可以進行真空釬焊、燒結、表面處理等。
真空熱處理爐熱效率高，可實現快速升溫和降溫，可實現無氧化、無脫碳、無滲碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脫脂除氣等作用，從而達到表面光亮凈化的效果。
一般來說，被處理的工件在爐內加熱緩慢，內熱溫差較小，熱應力小，因而變形小，產品合格率高，可降低成本，有除氣作用，從而提高了工作的機械性能和使用壽命。
工作環境好，操作安全，沒有污染和公害，被處理的工件沒有氫脆危險，對鈦材和難熔金屬殼防止表面氫脆，真空熱處理工藝的穩定性和重復性好。
這一系列的優點，開發真空熱處理設備和工藝被越來越重視和應用越來越廣。
一般金屬材料在空氣爐中加熱，由于空氣中存在氧氣、水蒸氣、二氧化碳等氧化性氣體，這些氣體與金屬發生氧化作用易使被加熱的金屬表面產生氧化膜或氧化皮，完全失去原有的金屬光澤。
同時這些氣體還要與金屬中的碳發生反應，使其表面脫碳，如果爐中含有一氧化碳或甲烷氣體，還會使金屬表面增碳。
對于化學性質非常活潑的Ti、Zr以及難溶金屬W、Mo、Nb、Ta等，在空氣爐中加熱，除了要生成氧化物、氫化物、氮化物外，還要吸收這些氣體并向金屬內部擴散，使金屬材料的性能嚴重惡化。
這些氧化、脫碳、增碳、吸氣甚至產生腐蝕等弊病，在可控氣氛爐或鹽浴爐中加熱，有時也難以避免，為解決這一問題，通常的做法是在工件熱處理前留有加工余量，熱處理后在加工去掉氧化、脫碳層等。