不同的液体有着不同的饱和蒸气压。在70℃的温度下，水大约在3X104Pa压力下开始沸腾，而油则在5Pa的低压下才能沸腾。在相同的温度下，油的饱和蒸气压比水要低得多。因此，通过抽真空将油液液面的压力降低到水的饱和蒸气压以下时，则油液中的水将发生剧烈的气化，并以蒸汽的形式从油中溢出。
通过真空的吸力，油液从顶部进入真空罐内并通过喷嘴喷淋而下，油液中的水分在真空室内气化并被真空泵抽出，除水后的油液从底部排出。在真空室的中部填有亲油材料，使喷淋下来的油液分散在填充材料表面而形成很薄的油膜，以增大气液两相界面面积，并延长油液在气相空间中停留的时间。
真空除水的效果主要与工作真空度和油液温度有关。真空度越低，温度越高，除水效果越好。油温一般为60℃左右，温度过高将加速油液的氧化。对于液压油，真空度一般在600～700Pa，可使油中的含水量降至100ppm以下。对于变压器绝缘油，可采用更高的真空度，含水量可降到10ppm。
真空脱水能够有效去除油液中各种状态的水，并能去除油液中的空气和各种挥发性物质。
清除水油中的游离水和溶解水通过降低润滑性、氧化和形成酸而使油液变质，不含水的油液即使曝露于高温也不容易氧化和形成有机酸。有机酸化合物的存在导致腐蚀。水加快油液的热降解而生成颗粒或含碳物质。水的存在还引起油液聚合而形成大分子。聚合作用造成粘度改变，生成就堵塞节流孔和使系统元件磨损而言有害的固体。ZLYC高效真空滤油机能够清除100％的游离水和95％以上的溶解水。
