真空咖啡機的設計和組成各不相同。腔室材料是硼硅酸鹽玻璃、金屬或塑料、過濾器可以是玻璃棒或金屬、布、紙或尼龍制成的篩網。1840年推出的納皮爾真空機是該技術的早期實例。雖然真空咖啡壺通常在日常使用中過于復雜，但因生產出純凈的咖啡而倍受贊譽，直到20世紀中葉才盛行。真空咖啡機在亞洲某些地區仍然很受歡迎，包括日本和臺灣地區。所述的包豪斯此設備的解釋中可以看到格哈德·馬克斯'的1925 Sintrax咖啡壺。

真空咖啡機用作虹吸管，在其中加熱和冷卻下部容器會改變下部容器中水的蒸汽壓，首先將水推入上部容器中，然后再讓水回落到下部容器中。

具體而言，一旦下部腔室中的水變熱到足以使其蒸氣壓（液體的蒸氣成分所釋放的壓力）超過標準大氣壓的壓力，其中一些開始沸騰，變成水蒸氣。由于水蒸氣的密度比液態水的密度小約2000倍，因此下部腔室中的空氣和水蒸氣的混合物迅速膨脹，并且當新的壓力超過大氣壓時，將剩余的水推向虹吸管進入上部腔室，只要上部腔室和下部腔室之間的壓力差足以支撐上部腔室（大約1.5 kPa或0.015atm），它就會保留在上部腔室中。在釀造過程中，通過不斷加熱下部腔室，可以保持該壓力差。將咖啡粉添加到上部腔室的水中。

當咖啡完成沖泡時（約60秒），熱量被除去，底部容器中的壓力下降，因此重力（作用于水）克服了腔室的壓力差，咖啡漿下降到下部室通過過濾器，結束沖泡。然后可以從下腔室中倒出咖啡。通常必須將設備拆開以倒出咖啡。

具有標志性的摩卡壺咖啡機的功能相同，但是水從底部腔室通過包含咖啡渣的第三中間腔室向上流到頂部腔室，該頂部腔室具有氣隙，以防止煮好的咖啡向下回流。（此外，由于水被擠過堆積的地面、壓力更大。）然后將準備好的咖啡從頂部倒出。