高真空設備的真空度的范圍是10-2次方10-5次方Pa。高真空獲得設備一般是由多個工作在不同壓力范圍內的真空機組串聯，再加上管道、真空測量儀器及閥門組成的。它具有抽氣速率低、壓力低、排放量低等特點，在電子、汽車、生物科技、冶金、航空航天等工業領域被廣泛應用。常用的高真空設備有以擴散泵為主泵的真空機組(如擴散泵-機械泵機組、擴散泵-羅茨泵-機械泵機組)，以分子泵為主泵的真空機組(如渦輪分子泵-羅茨泵-機械泵)。

油擴散泵真空機組是在高真空領域使用早的真空泵機組。油擴散泵是用低壓、高速定向運動的油蒸汽噴射向被抽氣體中，帶動氣體往下運動，將被抽氣體帶向排氣口，從而達到抽氣口的。油擴散泵的抽速范圍很大，從每秒幾十到幾十萬升。極限真空為10-4次方~10-8次方Pa，在10-2次方~10-4次方Pa的真空范圍內具有穩定的抽氣速率。油擴散泵是高真空獲取的重要抽氣裝置，普遍應用于真空鍍膜、冶金等行業。油擴散泵之所以被廣泛使用，是因為它結構簡單，價格低廉，對被抽氣體無選擇性，極限真空度高，沒有機械傳動及摩擦，維修方便。缺點是容易發生油蒸汽返流，造成真空室油污染;啟動時間長;功率大，比較耗電。擴散泵的返油使它在對真空潔凈程度要求較高的真空系統的使用中受限。為了解決這個問題，通常在真空室與真空機組的主泵入口之間的管道中安裝冷阱、擋板，可以有效地抽除來自真空室的冷凝蒸氣和來自蒸氣流泵的返流油蒸氣。

以分子泵為主泵的真空機組也稱為無油真空機組。早是德國的蓋得發明的。隨后W.Becker在1958年的真空會議中提出來一種能在超高真空中工作的渦輪分子泵。分子泵雖然是種機械泵但又不同于機械泵。機械泵是通過改變泵腔體積的容積泵，而分子泵是由一個剛體在高速旋轉時，將其自身的動量傳遞給氣體分子，從而使氣體分子具有定向速度，然后再壓縮，后通過排氣口排走的。渦輪分子泵是通過固定葉片和高速旋轉的葉片相互配合實現抽氣的。在近二十年，分子泵憑借它能夠獲得干凈的高真空的優點在各個行業應用廣泛，特別是薄膜產業、半導體微電子產業和高新技術產業。不僅如此，國外生產的分子泵已經可以實現直接從大氣直接抽氣到高真空，而不需要前級泵搭配。分子泵的啟動速度也很快，能有效提高工作效率。但由于分子泵是通過機械運動來抽氣的，使用時間久了旋轉的葉片之間的磨損也加劇，大大降低了分子泵的使用壽命。而且分子泵對所抽氣體有所限制，不適合抽水蒸氣等重氣體。