等离子氮化又称辉光氮化，是基于辉光放电的原理。辉光放电是指气体通过电晕放电区域后，如果外部电路电阻减小，或者整个电路电压增加，放电功率继续增加，放电电流将继续上升。同时，辉光逐渐延伸到两个电极之间的整个放电空间，发光变得越来越亮。当电子能量增加时，即电场的工作参数增加时，电晕放电可以转变为辉光放电。
等离子氮化向工件表面渗入的氮原子，不是像一般气体那样由氨气分解而产生的，而是被电场加速的粒子碰撞含氮气体分子和原子而形成的离子在工件表面吸附、富集而形成的活性很高的氮原子。
在含氮气的低真空炉体条件下，气源通常采用纯氨，也可采用分解氨。金属工件作为阴极，炉体作为阳极，在阴极(工件)和阳极之间增加了一个高压DC电源。稀薄气体电离产生辉光放电，形成氮和氢阳离子，在等离子区强电场作用下，形成阴和阳极之间的等离子区，氮和氢的正离子高速轰击工件表面。离子的高动能转化为热能，将工件表面加热到所需温度。在电场的加速下，正离子如氮和氢会轰击零件的表面，产生大量的热量来加热零件。同时，一些铁原子被溅射出来，与氮结合形成FeN。由于离子的轰击，工件的表面被原子溅射，原子被净化。同时，由于吸附和扩散，活性氮原子分解并扩散到工件形成氮化物层。