工作在10-5Pa以上的超高真空機組具有擴散泵，分子泵超高真空機組和無油超高真空機組。該真空機組具有以下特征:
1.主真空泵的最高真空度很高，在10-7?10-8pa以上
2.可以承受200?450°C的高溫烘烤。
3.主泵回油的分壓非常低。
4.對真空泵送氣體具有較強選擇性的主泵應配備足夠大的輔助泵。
5.要求真空室，管道，閥等的材料的氣體輸出率低，氣體泄漏率小。
(1)擴散泵超高真空機組
以擴散泵為主泵的超高真空機組的極限真空度為10-7?10-8Pa。
為了減少來自擴散泵前級的氣體的反向擴散和機械泵油的反向擴散對極限真空的影響，可以在前級使用抽速小的擴散泵降低擴散泵的壓縮比，減少小擴散。如果將鈦升華捕集器添加到擴散泵的入口，則可以進一步降低來自擴散泵的氮氣的分壓，并且可以獲得10-11
Pa的超高真空。
(2)分子泵超高真空裝置
以分子泵為主泵的超高真空裝置的極限真空度為10-8Pa，具有啟動快，油污少的特點。
增加裝置中的液氮捕集器可以提高抽速。水冷疏水閥位于機械泵的出口，以防止油蒸氣進入系統。
(3)無油超高真空機組
不使用油作為工作流體且未用有機材料密封的真空機組稱為無油超高真空機組。常用的主真空泵有低溫泵，鈦泵，濺射離子泵等，它們可以達到10-7?10-8Pa的極限真空度。與抽油機相比，具有以下優點
1.可獲得清潔的真空，無污染源。
2.當啟動無油真空泵時，可以將預抽泵隔離。
3.如果抽水突然停止，則不會污染系統。
4.無油，無聲音，無振動，改善了工作環境。
5.極限真空度高，抽速大，抽氣時間短。