超高真空應用領域是當壓力超過10^-5Pa之后就進入到了。這個時候，多數真空泵的抽氣作用已經停止或者抽速很低。那這個時候用來實現超高真空的真空泵都有哪些呢?
第一種，擴散泵。擴散泵對惰性氣體有著很好的抽氣作用，比如即使在10^-13Pa壓力下，其對氦仍能保持穩定抽速，因此在很多的超高真空系統中得到運用。但擴散泵的返流引起的油污染限制了它的應用，同時對氫的壓縮比也是限制其極限壓力的一個因素。
第二種，渦輪分子泵。渦輪分子泵是一種比較理想的清潔泵，其對分子量大的氣體壓縮比大，對輕的氣體壓縮比就小，在一些應用領域開始替代油擴散泵。超高真空應用中，影響渦輪分子泵極限壓力的主要因素是入口段泵體內表面和轉子零件表面的材料放氣。
第三種，濺射離子泵。濺射離子泵也是一種無油清潔真空泵，對惰性氣體的抽速大。其在10^-8Pa壓力以下時，由于自由電子密度減少潘寧區無法產生放電，會出現抽速降低，甚至“滅火”。
第四種，冷凍升華鈦泵。冷凍升華鈦泵是將鈦膜蒸發在77K以下的冷面上，擁有較大的抽速與較低的極限壓力，不僅可以實現抽氣的作用，同時可以減少放氣與防止返流的作用，在空間模擬以及極高真空獲得中不可或缺。缺點是對惰性氣體抽速很小，必須與其他泵配合。
第五種，彈道鈦泵。彈道鈦泵的極限壓力在10^-9Pa，對惰性氣體有一定抽速，但抽速不易做大，因此經常被升華泵與濺射離子泵代替。
第六種，低溫冷凍泵。低溫泵也是超高真空獲得的主要方法之一，可以通過加大冷凍吸附面獲得很大的抽速，不含工作液體，屬于清潔真空泵。