等離子弧的形成原理是自由電弧的物理壓縮。自由電弧通過水冷噴嘴時，噴嘴限制其直徑，產生機械壓縮；水冷內壁溫度較低，緊貼噴嘴內壁的氣體溫度也極低，形成了一定厚度的冷氣膜，冷氣膜進步迫使弧柱截面減小，產生熱壓縮。弧柱截面的縮小，使電流密度大為提高，增強了磁收縮效應，進一步產生磁壓縮。在三種壓縮的作用下，等離子弧的能量集中(能量密度可達10 ~ 10° W/cm2)，溫度高(弧柱中心溫度18 000 ~24 000 K)，焰流速度大(可達300 m/s)。這些特性使得等離子弧廣泛應用於焊接、噴塗、堆焊及切割。
等離子弧的特性形成了等離子弧以下特點：
(1)等離子弧能量集中、溫度高，對於大多數金屬在一定厚度範圍內都能獲得小孔效應，可以得到充分熔透、反面成形均勻的焊縫。
(2)電弧挺度好，等離子弧的擴散角僅5°左右，基本上是圓柱形，弧長變化對工件上的加熱面積和電流密度影響比較小。所以，等離子弧焊弧長變化對焊縫成形的影響不明顯。
(3)焊接速度比鎢極氬弧焊快。
(4)能夠焊接更細、更薄的加工件。
(5)其設備比較複雜、費用較高，工藝參數調節匹配也比較複雜。
二、等離子弧的類型
按電源連接方式，等離子弧有非轉移性、轉移性和聯合型三種形式。
(1)非轉移性等離子弧
鎢極接電源負極，噴嘴接電源正極，等離子弧體產生在鎢極和噴嘴之間，在離子氣流壓送下，弧焰從噴嘴中噴出，形成等離子焰。
(2)轉移型等離子弧
鎢極接電源負極，工件接電源正極，等離子弧體產生於鎢極與工件之間。轉移弧難以直接形成，必須先弓|燃非轉移弧，然後才過渡到轉移弧。金屬焊接、切割幾乎均採用轉移型弧。
(3)聯合型等離子弧
工作時，非轉移型弧和轉移弧同時存在，稱為聯合型等離子弧，主要用於微束等離子弧焊和粉末堆焊等。