Driftsprincippet for et vakuumrelæ involverer at bruge excitationskontakter i et styrekredsløb til at etablere en segmenteret ladningsbarriere i mellemrummet mellem katoden og gitteret. Når en tilstrækkelig omvendt forspænding påføres over dette mellemrum, udløser det en koronaudladning mellem katoden og anoden, hvilket får vakuumrøret til at lede. Denne proces er analog med mekanismen i et konventionelt relæ, hvor den elektriske impuls omdanner energien lagret i spolen til et magnetfelt.
Som en elektronisk koblingsenhed med høj-høj-pålidelighed, høj-hastighed og høj-kapacitet bruges vakuumrelæet primært til kontrolformål på tværs af en lang række elektriske kredsløb. Dens primære funktion er at transportere og styre signaler inden for kontrolkredsløb med lav-strøm og lav-effekt, hvilket letter skift af forskellige funktioner og giver kredsløbsbeskyttelse. Vakuumrelæer er kompatible med både AC- og DC-systemer og er særligt velegnede til specialiserede applikationer såsom frekvensomformere med variabel frekvens, strømautomatiseringssystemer, gasseparationsprocesser og batteriopladning og -afladning.