真空管、電子管、バルブとも呼ばれ、空気を抜いたガラスまたは金属の管でできた初期の電子デバイスです（内部の素子が酸素で燃えてしまわないようにするためです）。スイッチやアンプとして使われ、現在でもアンプや関連するオーディオ回路に使われています。過大な入力で駆動すると波形を非対称に歪ませることが知られており、トランジスターやICベースの回路をオーバードライブしたときに生じる奇数次倍音に加えて、偶数次倍音を生み出します（偶数次倍音は、耳障りな音に対して温かい音だと考えられることが多いです）。
最も基本的な真空管には2つの要素があります。カソード（エミッターとも呼ばれます）と、アノード（プレートとも呼ばれます）です。カソードはグランドまたは負の電圧に接続され、プレートは高い正の電圧に接続されます。カソードが加熱されると、電子がカソードからプレートへ飛び移ります。
基本的な三極管では、カソードとプレートの間にコントロールグリッドが置かれています。ここに電圧を加えると、カソードからプレートへの電子の流れが促進されたり抑制されたりします。このようにして、コントロールグリッドに加えた小さな電圧（オーディオ信号など）が、プレートでははるかに大きな電圧変化となり、入力信号が増幅されます。
五極管には、スクリーングリッドとサプレッサーグリッドという2つの要素が追加されています。一般的な設計では、スクリーングリッドが信号をさらに増幅し、サプレッサーグリッドは、プレートに当たって跳ね返る電子による「二次放出」を遮って、カソードに戻し、出力を減衰させます。
