Весьма важной проблемой является получение сверхвысокого вакуума, т. е. давлений ниже 10^-7 — 10^-8 мм рт. ст. Предел достигаемого давления определяется скоростью миграции молекул газа на стенках вакуумной системы. При сверхвысоком вакууме возрастает температурная десорбция газов и паров с поверхности, в результате чего возникает поверхностная миграция с определенным коэффициентом диффузии и соответствующая этому движению спонтанная десорбция.

Сверхвысокий вакуум применяют в термоядерных установках и ускорителях; он необходим для получения тонких пленок, применяемых для исследований в ядерной физике, физике твердого состояния и полупроводников.

При получении сверхвысокого вакуума необходимо, чтобы не было загрязнений системы углеродсодержащими продуктами, которые могут попадать в систему в виде паров масла из масляных насосов. Чтобы обеспечить такие требования, применяют различные ловушки или масляные насосы заменяют ртутными, причем это относится как к высоковакуумным насосам, так и к насосам, создающим предварительное разрежение.

Допустимая величина натекания в сверхвысоковакуумных системах не должна превышать 10^-7 — 10^-9 л.мкм рт. ст./с. Следует учитывать, что газы могут проникать в систему через неплотности, а также из-за проницаемости материала, из которого изготовлены составные части вакуумной системы.

Насосы, позволяющие достигать столь низких давлений, это в первую очередь диффузионные масляные насосы со специальными ловушками и ртутные диффузионные насосы, затем молекулярные, ионные, сорбционные, геттерные, геттероионные и конденсационные насосы.