Vakuumsko naugljičenje je zagrijavanje radnog predmeta u vakuumu.Kada dostigne temperaturu iznad kritične tačke, ostat će neko vrijeme, degazirati i ukloniti oksidni film, a zatim proći u pročišćeni plin za naugljičenje za naugljičenje i difuziju.Temperatura naugljičenja u vakuumu je visoka, do 1030 ℃, a brzina karburizacije je velika.Površinska aktivnost karburiziranih dijelova se poboljšava degaziranjem i deoksidacijom.Naknadna brzina difuzije je previsoka.Karburizacija i difuzija se provode više puta i naizmjenično dok se ne postigne potrebna površinska koncentracija i dubina.
Dubina i površinska koncentracija vakuumskog naugljičavanja mogu se kontrolisati;Može promijeniti metalurška svojstva površinskog sloja metalnih dijelova, a njegova efektivna dubina naugljičenja je dublja od stvarne dubine naugljikovanja drugih metoda.