1、真空中的热力学问题
它是研究真空中各种气相与凝聚相之间的转化过程。例如蒸发或凝结，分解，表面热化学反应，溅射，吸气或出气，吸附或解吸等。总之，这些均是真空中气体分子运动与器壁之间发生的各种物理过程，它们的理论原理是相似的。研究它们达到平衡时的状态以及这一过程进行的速率，在真空技术中是具有重要的实际意义的。
2、表面现象
这部分主要是研究气体分子在器壁表面上的相互作用情况。对表面现象的研究奠定了超高真空技术的主要理论基础，因而在气源和抽气两方面均有重要的发展和应用。
具体地说，蒸发、升华、溅射、吸附等发生在固体或液体表面上的现象，在真空技术中也经常遇到。对它们的深入研究而建立起了另一新型学科—表面科学。它是综合了各基础学科的边缘科学，具体包括表面物理、表面化学及表面分析方法几方面。表面分析方法自六十年代以来已有56种之多。近年来发展的定型仪器主要有俄歇(Auger)电子谱仪(简称AES)、离子散射谱仪(ISS)、二次离子质谱计(SIMS)、X-光电子能谱仪(XPS)、紫外光电子谱仪(UPS)、角分布电子谱仪(ADES)和低能电子衍射仪(LEED)等。这些仪器能给出表面的各种形位、组分、结构和能态等信息，是重要的研究手段，应引起真空技术工作者的注意。
3、浓解和扩散
这是研究气体分子透入器壁内部的过程，主要还是为了研究气源问题，如出气和渗透现象等。在真空技术中对某些吸气过程也作些探讨。
以上三部分就是研究气体分子器壁过程的理论基础。
