这种方法在一定条件下还可综合回收粗金属中的有价元素。真空精炼除能防止金属与空气中氧、氮反应和避免气体杂质的污染外，更重要的是对许多精炼过程(特别是脱气过程)还能创造有利于金属和杂质分离的热力学和动力学条件。真空精炼主要包括真空蒸馏(升华)和真空脱气。此外，人们也常把在真空下进行的碘化物热离解法、歧化冶金以及化学气相沉积划归真空精炼范畴。

真空蒸馏(升华)在真空条件下，利用各物质在同一温度下蒸气压和蒸发速度不同，控制适当的温度，使某种物质选择性挥发和选择性冷凝，来获得纯物质的方法。这种方法主要用来提纯某些沸点较低的金属(或化合物)，如汞、锌、硒、碲、钙、镁、铍及某些重稀土金属等。纯度为97.5%的金属锌，经一次真空蒸馏后纯度可达99.94%；稀土金属钆在真空度0.133kPa、蒸馏温度2173K、冷凝温度1373～1473K的条件下蒸馏，产品中杂质含量可降低1～2个数量级；工业纯镁经真空升华后纯度可达99.99%。真空蒸馏亦可用于分离某些冶金中间产品以制取纯金属。如将铅锌合金、铝镁合金、钇镁合金蒸馏分离制取纯金属，将稀有金属氯化物镁还原法或钙还原法所得的产品蒸馏除去残余的镁(或钙)及其氯化物以制得纯稀有金属，混合硫化矿分离等。