Vakuumsko naugljičavanje je zagrijavanje obratka u vakuumu.Kada dosegne temperaturu iznad kritične točke, ostat će neko vrijeme, otpliniti i ukloniti oksidni film, a zatim proći u pročišćeni plin za pougljičenje i difuziju.Temperatura naugljičavanja vakuumskog naugljičavanja je visoka, do 1030 ℃, a brzina naugljičavanja je velika.Površinska aktivnost karburiziranih dijelova poboljšava se otplinjavanjem i deoksidacijom.Naknadna brzina difuzije je previsoka.Naugljičenje i difuzija se provode više puta i naizmjenično dok se ne postigne potrebna površinska koncentracija i dubina.
Dubina naugljičavanja pod vakuumom i površinska koncentracija mogu se kontrolirati;Može promijeniti metalurška svojstva površinskog sloja metalnih dijelova, a njegova efektivna dubina naugljičavanja je dublja od stvarne dubine naugljičavanja drugih metoda.