Führt man einem Stück Materie kontinuierlich Energie zu, erhöht sich seine Temperatur, und geht in der Regel über den flüssigen in den gasförmigen Zustand über. Setzt man die Energiezufuhr fort, steigt die Bewegungsenergie der elementaren Bausteine mit der Temperatur bis zu einem Punkt, bei dem das Zusammenstoßen der Gasmoleküle und Atome die aus Elektronen bestehende Atomhülle aufbrechen. Es entstehen negativ geladene Elektronen und positiv geladene Ionen.

Dieses Gemisch aus neutralen, positiv und negativ geladenen Partikeln bezeichnet man als Plasma, das aufgrund seiner hohen Temperatur elektrische Leitfähigkeit besitzt.

Die auch als 4. Aggregatzustand bezeichneten Plasmen zeigen ungewöhnliche neuartige Eigenschaften aufgrund der Überlagerung zahlreicher unterschiedlicher atomphysikalischer Effekte. Plasmen lassen sich durch äußere elektrische und magnetische Felder leicht beeinflussen und sind dadurch hervorragend steuerbar. Wegen ihres hohen Energieinhaltes ermöglichen sie Prozesse, die in anderen Materialzuständen nicht ablaufen können. Diese Eigenschaften machen das Plasma zu einem besonders leistungsstarken und überaus flexiblen Werkzeug für viele industrielle Anwendungen.

In einem Plasmabrenner wird zunächst zwischen der negativen Elektrode und der Düse eine Gleichspannung angelegt, die auch zwischen der Elektrode und dem elektrisch leitenden Werkstück anliegt. Mit der Erzeugung von Hochspannungsimpulsen parallel zur Gleichspannung zwischen Elektrode und Düse entsteht im Inneren des Plasmabrenners ein Plasmastrahl niedriger Energie, der sogenannte Hilfslichtbogen. Das Plasmagas wird dissoziiert (Moleküle werden in Atome zerlegt) und ionisiert (Elektronen verlassen die Elektronenhülle), tritt als heller Lichtkegel aus der Düse aus und macht die Strecke zwischen Elektrode und Werkstück elektrisch leitfähig.