Vakuové nauhličování je ohřev obrobku ve vakuu.Když dosáhne teploty nad kritickým bodem, zůstane po určitou dobu, odplyní a odstraní oxidový film a poté přejde do vyčištěného nauhličovacího plynu pro nauhličování a difúzi.Teplota nauhličování vakuového nauhličování je vysoká, až 1030 ℃, a rychlost nauhličování je vysoká.Povrchová aktivita nauhličených dílů se zlepšuje odplyněním a deoxidací.Následná difúzní rychlost je příliš vysoká.Nauhličování a difúze se provádí opakovaně a střídavě, dokud není dosaženo požadované povrchové koncentrace a hloubky.
Hloubku nauhličování ve vakuu a koncentraci povrchu lze řídit;Dokáže změnit metalurgické vlastnosti povrchové vrstvy kovových dílů a jeho efektivní hloubka nauhličení je hlubší než skutečná hloubka nauhličení u jiných metod.