真空除氧器的工作原理是應用亨利定律和道爾頓定律。根據亨利定律，在一個封閉的容器中，任何氣體同時存在于水上，氣體的溶解度與其自身的分壓成正比，而氣體的溶解度僅與其自身的分壓有關。在一定壓力下，隨著水溫的升高，水蒸氣的分壓增大，而空氣和氧氣的分壓減小。在100°C時，氧分壓降至零，水中溶解氧也降至零。當水面壓力小于大氣壓力時，在較低的水溫下，氧的溶解度可以達到零。這樣，水上方空間中的氧分子被排出或轉化為其他氣體，使氧分壓為零，水中的氧不斷逸出，達到除氧的效果。