Вакуумското карбурирање е загревање на работното парче во вакуум.Кога ќе ја достигне температурата над критичната точка, ќе остане одреден временски период, ќе го дегазира и ќе ја отстрани оксидната фолија, а потоа ќе помине во прочистениот карбуризирачки гас за карбурирање и дифузија.Температурата на карбуризирање на вакуумското карбурирање е висока, до 1030 ℃, а брзината на карбурирање е брза.Површинската активност на карбуризираните делови се подобрува со дегасирање и деоксидирање.Последователната брзина на дифузија е превисока.Карбуризирањето и дифузијата се вршат постојано и наизменично додека не се постигне потребната површинска концентрација и длабочина.
Може да се контролираат длабочината на карбуризирање во вакуум и концентрацијата на површината;Може да ги промени металуршките својства на површинскиот слој на металните делови, а неговата ефективна длабочина на карбуризирање е подлабока од вистинската длабочина на карбуризирање на другите методи.