Vaakumrelee tööpõhimõte hõlmab ergutuskontaktide kasutamist juhtahelas, et luua segmenteeritud laengutõke katoodi ja võrgu vahelises pilus. Kui sellele pilule rakendatakse piisavat pöördpinge, käivitab see katoodi ja anoodi vahel koroonalahenduse, põhjustades seeläbi vaakumtoru juhtivuse. See protsess on analoogne tavapärases relees olevale mehhanismile, kus elektriimpulss muudab mähisesse salvestatud energia magnetväljaks.
Suure-täpse, suure-töökindlusega, suure-kiire ja suure-võimsusega elektroonilise lülitusseadmena kasutatakse vaakumereleed peamiselt mitmesuguste elektriahelate juhtimiseks. Selle peamine ülesanne on edastada ja juhtida signaale madala-voolu ja väikese võimsusega-juhtahelates, hõlbustades seeläbi erinevate funktsioonide ümberlülitamist ja pakkudes vooluahela kaitset. Vaakumreleed ühilduvad nii vahelduv- kui ka alalisvoolusüsteemidega ning sobivad eriti hästi-spetsialiseeritud rakenduste jaoks, nagu muutuva sagedusega ajamid, toiteautomaatikasüsteemid, gaasieraldusprotsessid ning aku laadimis- ja tühjendustoimingud.