等離子弧是自由電弧壓縮而成的。電弧通過水冷噴嘴限制其直徑，稱機械壓縮。
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， 冷氣膜進一步迫使弧柱截面減小，稱熱壓縮。
弧柱截面的快速縮小，使電流密度迅速提高，增強了磁收縮效應，稱磁壓縮。在三種壓縮的作用下，等離子弧的能量集中(能量密度可達100000～1000000W/cm2)，溫度高(弧柱中心溫度為18 000 ~24000 K)，焰流速度大(可達300 m/s)。
等離子弧的特點如下：
①能量集中、溫度高，再加上小孔效應，焊接中薄板時容易得到充分熔透、反面成型均勻的焊縫。
②電弧挺度好，弧長變化對焊縫成形的影響不明顯。
③適宜快速焊接薄板。
按焊縫成形原理，等離子弧焊有三種基本方法：小孔型等離子弧焊、熔透型等離子弧焊和微束等離子弧焊。
小孔型等離子弧焊又稱穿孔、鎖孔或穿透等離子弧焊。利用等離子弧能量密度大和等離子流力強的特點，將工件完全熔透並產生一個貫穿工件的小孔。被熔化的金屬在電弧吸力、液體金屬重力與表面張力相互作用下保持平衡。
焊槍前進時，小孔在電弧後方鎖閉，形成完全熔透的焊縫。穿孔效應只有在足夠的能量密度條件下才能形成，板厚增加，所需能量密度也增加，等離子弧能量密度有限，所以小孔型等離子弧焊只能在薄板上應用。
當離子氣流量較小、弧抗壓縮程度較弱時，這種等離子弧在焊接過程中只熔化工件而不產生小孔效應，這種方法叫熔透型等離子弧焊。焊縫成形原理和鎢極氬弧焊類似，此種方法也稱熔人型或熔觸法等離子弧焊。這種方法主要用於薄板加單面焊雙面成型及厚板的多層焊。
15~30 A以下的熔人型等離子弧焊接通常稱為微束等離子弧焊接。這類小電流的等離子弧十分穩定，主要應用於金屬薄箔的焊接。