یک لوله خلاء الکترونی (بریتانیایی)، یا لوله (آمریکای شمالی)، دستگاهی است که جریان الکتریکی را در خلاء زیاد بین الکترودهایی که اختلاف پتانسیل الکتریکی روی آن اعمال شده است، کنترل می‌کند.

این نوع که به عنوان لوله ترمیونیک یا شیر ترمیونیک شناخته می شود از گسیل ترمیونی الکترون ها از یک کاتد داغ برای عملکردهای الکترونیکی اساسی مانند تقویت سیگنال و یکسوسازی جریان استفاده می کند.

ساده ترین لوله خلاء دیود، که در سال ۱۹۰۴ توسط جان امبروز فلمینگ اختراع شد، تنها حاوی یک کاتد ساطع کننده الکترون گرم شده و یک آند است.

در دهه ۱۹۴۰، اختراع دستگاه های نیمه هادی امکان تولید دستگاه های حالت جامد را فراهم کرد که کوچکتر، کارآمدتر، قابل اعتمادتر، بادوام تر، ایمن تر و مقرون به صرفه تر از لوله های ترمیونیک هستند. از اواسط دهه ۱۹۶۰، لوله های ترمیونیک با ترانزیستور جایگزین شدند. با این حال، لوله اشعه کاتدی (CRT) اساس نمایشگرهای تلویزیونی و اسیلوسکوپ‌ها تا اوایل قرن بیست و یکم باقی ماند. لوله‌های ترمیونیک هنوز در برخی کاربردها استفاده می‌شوند، مانند مگنترون مورد استفاده در اجاق‌های مایکروویو، برخی تقویت‌کننده‌های فرکانس بالا، و تقویت‌کننده‌هایی که علاقه‌مندان به صدا برای صدای «گرم‌تر» خود ترجیح می‌دهند.