熱陰極電離真空計規管類似一支三極管，由筒狀板極(離子收集極)C，柵極網G和位于柵極網中心的陰極燈絲F構成，筒狀板極在陽極柵網外面。
外控電路，柵極電位在+100~+300V之間，板極的電位在0~-50V之間。陰極燈絲F通電發熱后便發射電子，由于陽極柵網G為正電壓，發射出的電子被加速，電子與內部的氣體分子相碰，使氣體分子發生電離，氣體壓強大，氣體的密度就大，碰撞機會越多，產生的正離子也越多。正離子在筒狀板極負電壓的作用下，吸引正離子形成板極電流，氣體分子密度越大(即壓強越大)，板極電流也越大，反之就小。在測量范圍內板極電流與被測壓強成正比。
真空系統暴露大氣后，電離規玻璃泡和電極表面會吸附很多氣體，在真空環境下，氣體又被釋放出來，影響測覺精度。為消除這種影響，在測量前必須對規管進行除氣。電離規管除氣采用烘烤方法，即給燈絲和柵極可分別通電加熱，板極則采用高頻感應加熱或電子轟擊，使氣體在測量前被釋放出來。一般電離真空計都具有除氣功能，當真空度大于1×10^-2Pa時，按說明書要求對電離規管進行除氣