不同的液體有著不同的飽和蒸氣壓。在70的溫度下，水大約在30000Pa壓力下開始沸騰，而油則在5Pa的低壓下才能沸騰。在相同的溫度下，油的飽和蒸氣壓比水要低得多。因此，通過抽真空將油液液面的壓力降低到水的飽和蒸氣壓以下時，則油液中的水將發生劇烈的氣化，并以蒸汽的形式從油中溢出。

通過真空的吸力，油液從頂部進入真空罐內并通過噴嘴噴淋而下，油液中的水分在真空室內氣化并被真空泵抽出，除水后的油液從底部排出。在真空室的中部填有親油材料，使噴淋下來的油液分散在填充材料表面而形成很薄的油膜，以增大氣液兩相界面面積，并延長油液在氣相空間中停留的時間。

真空除水的效果主要與工作真空度和油液溫度有關，真空度越低，溫度越高，除水效果越好。油溫一般為60°C左右溫度過高將加速油液的氧化。對于液壓油，真空度一股在600700Pa，可使油中的含水量降至100ppm以下。對于變壓器絕緣油，可采用更高的真空度，含水量可降到10ppm。

真空脫水能夠有效去除油液中各種狀態的水，并能去除油液中的空氣和各種揮發性物質。