PVD-методы можно разделить на две группы: 1) термическое испарение и 2) ионно-плазменное распыление.

При термическом испарении напыляемый материал нагревают до достаточно высокой температуры, при которой некоторые атомы или молекулы приобретают достаточно энергии для того, чтобы разорвать химические связи и покинуть вещество. При этом жидкости испаряются, а твердые вещества сублимируют.

По способам нагрева различают следующие процессы.

1. Термическое испарение (резистивный нагрев) (TVD-процесс). В сверхвысоком вакууме (≤1,3 · 10^–8 Па) вещество термически нагревается до требуемой температуры испарения, при этом его атомы и молекулы попадают на подложку, где происходит их конденсация.

2. Электронно-лучевое испарение (EBVD-процесс).

На образец металла, служащий анодом, направлен поток электронов с энергией в несколько кэВ, эмитируемых катодом, что приводит к непрервыному испарению атомов.

3. Лазерная абляция (см. импульсное лазерное напыление, PLD-процесс).

Мишень облучается импульсным УФ излучением эксимерного или Nd:YAG лазера. Интенсивность излучения составляет 10⁸–10⁹ Вт/см², длительность — несколько наносекунд, что достаточно для абляции вещества (металлов, оксидов металлов) в точке нагрева мишени.

4. Испарение в электрической дуге (arc-PVD-процесс).

Между катодом и анодом инициируется вакуумная дуга, которая испаряет материал катода. Процесс идет в среде инертного газа при низких давлениях 0,133–13,3 Па и при более низкой, чем в методах термического испарения, температуре эпитаксии.

При ионно-плазменном распылении поверхность мишени бомбардируют атомами, ионами или молекулами, имеющими энергию, превышающую энергию связи атомов мишени. Для бомбардировки, как правило, используют ионы благородных газов, так как их легко разгонять до нужной энергии в электрическом поле и они химически инертны.