现代人都有“真空”的概念。例如，热水瓶为什么能保温？因为瓶胆的两层玻璃之间被抽成了“真空”，其中没有了大气，便无法进行热传导，所以能保温。使用钨丝的电灯泡中是“真空”，灯丝缺乏氧气，才不会被很快地烧尽。
也就是说，多数人想象的“真空”应该是不存在任何物质、空无一物的空间状态。因为我们人类生活在地球上，生活在被大气层包围着的环境中，所以一般公众理解的“真空”，或者说接近“真空”的程度，是与容器中大气的多少、气压的高低有关的。
那么，如果我们突破了大气层的限制，去到宇宙空间中，那是不是就身处“真空”中了呢？答案是否定的，尽管宇宙空间中没有空气，但仍不是空无一物。宇宙中充满了辐射能量，有各种各样的宇宙射线，及各种频率的电磁波，也包括我们大家熟悉的可见光波。
实际上，没有物质、能量，空无一物的环境是很难达到的。就物理理论而言，那也是一种不可企及的状态。
真空的定义随着理论的发展而变化，量子场论中引进了粒子数算符以及生成湮灭算符等，真空的定义便“进化”为“在任何湮灭算符作用下都得到基态”的一种量子态。也就是说，真空态的各种粒子数都已经降到最小值0。然而，根据量子物理中的不确定性原理，即使没有粒子、没有辐射，也仍然会存在量子涨落。或者说，没有什么真空，因为真空不空！
零点能（Zero point energy）的概念最早出现在普朗克（Max Planck，1858 -1947）1912年发表的一篇文章中，是他在重新表述他十几年前开创的量子理论时提出的。根据普朗克新表述的辐射公式，量子系统所拥有的能量不能低于零点能。
普朗克当时并不很在意这个(1/2) hν，但却很快地引起了正在研究统计中涨落公式的爱因斯坦（Albert Einstein，1879 -1955）的注意。爱因斯坦说：“零点能可能真的存在！”，并和他的助手奥托·施特恩（Otto Stern，1888-1969）一起写了一篇文章：假设双原子分子的旋转能含有零点能，并且所有双原子分子以同样角速度旋转，然后计算出双原子分子气体的比热。
将氢气的理论比热与实验数据相互比较，用零点能的概念解释了氢低温比热的实验结果，证明了零点能存在的必要性。
量子场论中，每个时空点都被看作是量子化的简谐振子，并与相邻振子有相互作用。每个谐振子的真空期望值为(1/2) hν。因为谐振子可取的频率值为无穷多，从而导致无限大的零点真空能量。如果用费曼图来描述真空，是各种各样所有可能的（单圈或多圈）圈图，这些圈图表示了真空中无休止的量子涨落：各种粒子在泡沫式的真空海洋中，随机生成又瞬间湮灭，它们被称为虚粒子（virtual particle）。
量子场论中有一个“在壳离壳”（On shell and off shell）的概念，物理系统中满足经典运动方程的位形称为在壳的，而其它的则称为离壳的。所谓“壳”即是质能关系式E²- p² = m²（取真空光速c为1）在能量-动量空间中所描述的双曲面。满足质能关系式的为“在壳”，否则便是“离壳”。
量子场论中，真空被定义为所有的粒子数都为零，所以不存在实粒子。
但由于(1/2) hν 基态能量的存在，真空被解释为“不空”，充满了无穷多不停变换的虚粒子。尽管虚粒子不能被观测，但它们产生的效应却可以通过与实粒子的相互作用被探测到。例如，真空涨落将引起电子磁矩偏离简单的玻尔磁子，称为反常磁矩（The anomalous magnetic moment），此外还有兰姆位移（Lamb shift），也证实了真空涨落和零点能的存在。
兰姆位移的值约为1000兆赫（MHz），是很小的能量差。