Tyhjiöuuni koostuu yleensä pääkoneesta, uunikammiosta, sähkölämmityslaitteesta, suljetusta uunin kuoresta, tyhjiöjärjestelmästä, virransyöttöjärjestelmästä, lämpötilan säätöjärjestelmästä ja ulkoisesta kuljetusajoneuvosta. Suljettu uunin vaippa on hitsattu hiiliteräksestä tai ruostumattomasta teräksestä ja irrotettavien osien liitospinnat on tiivistetty tyhjiötiivistemateriaalilla. Uunin vaippaa jäähdytetään yleensä vesi- tai ilmajäähdytyksellä, jotta estetään uunin vaipan muodonmuutos kuumentamisen jälkeen ja tiivistemateriaalin huononeminen kuumennettaessa. Uunin kammio sijaitsee suljetun uunin vaipan sisällä. Uunin käyttötarkoituksesta riippuen uunikammio on varustettu erilaisilla lämmityselementeillä, kuten vastuksilla, induktiokeloilla, elektrodeilla ja elektronipistooleilla. Metallin sulatukseen tarkoitetut tyhjiöuunit on varustettu upokkailla, ja osa on varustettu automaattisilla kaatolaitteilla ja manipulaattoreilla lastausta ja purkamista varten. Tyhjiöjärjestelmä koostuu pääasiassa tyhjiöpumpusta, tyhjiöventtiilistä ja alipainemittarista.