真空热水锅炉是利用水在不同的压力下，其沸腾温度不同的特性进行工作的，例如：在一个大气压（1bar）下，水的沸腾温度为100℃。压力小于1bar，水的沸点就低于100℃：压力为0.7bar，沸点为90℃；压力为0.3bar，沸点为70℃；压力为0.1ba，沸点为40℃。（详见图一）
4.2 真空热水锅炉内部空间通过真空泵抽气后形成一个一定真空度的真空腔，炉膛燃烧后使热媒水在真空腔中沸腾汽化产生负压水蒸汽后，蒸汽在换热管表面凝结，将管内冷水加热升温，管内的空调循环水经空调循环泵将加热的水送至系统的末端装置。而管外的负压水蒸汽则被冷却凝结成水滴滴回液面再被加热重新汽化，从而完成整个循环过程。（详见图二）
真空热水锅炉一般利用出水温度控制燃烧器的开启。当空调供水温度达到60℃时，燃烧器就停止工作。由于真空锅炉在出厂前，已抽线Pa，所以炉膛内的水蒸汽始终处于饱和状态，只要燃烧器一工作热媒水立即就会蒸发，来保证了运行的稳定性及控制的精确度。
真空热水锅炉的运行关键是炉内真空度的保证，锅炉应从始至终保持炉内的真空状态。保证炉内的真空度，不仅是为保证锅炉的安全性，使其始终在负压下运行，且为保证换热器的换热效率。一旦在炉内进入少部分空气，该部分空气就会形成不凝性气体而附着在换热器的表面，以此来降低换热效率。此时,可开启真空泵保证炉内的真空度。
真空热水锅炉的正常工作时候的温度低于90℃，工作所承受的压力小于0.7bar(绝对压力)，属真空容器，在锅炉本体设计时，考虑了多重的安全保护设施：
1. 温度保护设施：设有高灵敏度的温度传感器,与控制器相连，当热媒水温度超过设定温度(95℃)时，机组就自动报警并停止一切输出。
2.压力保护装置：设有高灵敏的真空压力控制器，当炉内压力高于设定压力（1.0bar）时，机组就自动报警并停止一切输出。
3.机组设有机械防爆的溶解栓：当机组在温度控制及压力控制均失效的情况下，机组所设的低溶点合金的溶解栓，在温度超过设定值时就会自动泄压，使炉内与大气相通，从根本上杜绝了机组爆炸的可能。
4. 机组设有高低水位控制电极，确保炉内的热媒水量在正常范围内。如超出一些范围，机组就会自动报警提示。