Vakuumsko kaljenje v olju je segrevanje obdelovanca v vakuumski grelni komori in njegovo premikanje v rezervoar za kaljenje olja.Medij za kaljenje je olje.Olje za kaljenje v rezervoarju za olje se močno meša, da se obdelovanec hitro ohladi.
Prednost tega modela je, da je mogoče s kaljenjem v vakuumskem olju pridobiti svetle obdelovance z dobro mikrostrukturo in zmogljivostjo, brez oksidacije in razogljičenja na površini.Hitrost ohlajanja pri kaljenju v olju je hitrejša kot pri kaljenju s plinom.
Vakuumsko olje se uporablja predvsem za kaljenje legiranega konstrukcijskega jekla, ležajnega jekla, vzmetnega jekla, jekla za matrice, hitroreznega jekla in drugih materialov v mediju vakuumskega olja.