Vakuuma releja darbības princips ietver ierosmes kontaktu izmantošanu vadības ķēdē, lai izveidotu segmentētu lādiņa barjeru spraugā starp katodu un režģi. Ja šai spraugai tiek pielikts pietiekams apgrieztā slīpuma spriegums, tas izraisa koronaizlādi starp katodu un anodu, tādējādi liekot vakuuma caurulei vadīties. Šis process ir līdzīgs mehānismam parastajā relejā, kur elektriskais impulss pārvērš spolē uzkrāto enerģiju magnētiskajā laukā.
Tā kā vakuuma relejs ir augstas-precizitātes, augstas-uzticamības, liela-ātruma un lielas-jaudas elektroniskā komutācijas ierīce, to galvenokārt izmanto vadības nolūkos plašā elektrisko ķēžu klāstā. Tās galvenā funkcija ir pārnēsāt un vadīt signālus zemas-strāvas,-jaudas vadības ķēdēs, tādējādi atvieglojot dažādu funkciju pārslēgšanu un nodrošinot ķēdes aizsardzību. Vakuuma releji ir saderīgi gan ar maiņstrāvas, gan līdzstrāvas sistēmām un ir īpaši labi-piemēroti specializētiem lietojumiem, piemēram, mainīgas frekvences piedziņām, jaudas automatizācijas sistēmām, gāzes atdalīšanas procesiem un akumulatora uzlādes un izlādes darbībām.