Princip rada vakuumskog releja uključuje korištenje pobudnih kontakata unutar upravljačkog kruga za uspostavljanje segmentirane barijere naboja unutar razmaka između katode i mreže. Kada se preko ovog razmaka primijeni dovoljan reverzni prednapon, on pokreće koronsko pražnjenje između katode i anode, čime uzrokuje vodljivost vakuumske cijevi. Ovaj proces je analogan mehanizmu u konvencionalnim relejima, gdje električni impuls pretvara energiju pohranjenu u zavojnici u magnetsko polje.
Kao visoko{0}}precizni, visoko-pouzdani, velike-brzine i-kapacitetni elektronički sklopni uređaji, vakuumski relej prvenstveno se koristi u svrhe upravljanja u širokom rasponu električnih krugova. Njegova primarna funkcija je prijenos i upravljanje signalima unutar upravljačkih krugova niske-struje, niske-napone, čime se olakšava prebacivanje različitih funkcija i pruža zaštita kruga. Vakuumski releji kompatibilni su sa sustavima izmjenične i istosmjerne struje i posebno su-prikladni za specijalizirane primjene kao što su pogoni s promjenjivom frekvencijom, sustavi automatizacije napajanja, procesi odvajanja plinova te operacije punjenja i pražnjenja baterija.