如左圖所示，將鋁、鎂、鈦等有色金屬或其合金置于電解液中作為陽極，在微弧氧化專用電源所提供的外加電場作用下，使材料的表面在高于法拉第放電區外的微弧區電壓作用下產生微弧放電（如右圖所示），微弧放電產生瞬間高溫高壓，在熱化學、等離子體化學和電化學等因素的共同作用下，使得有色金屬材料近表面內發生復雜的電化學反應、等離子體運動、材料相變、溶液離子電泳運動等物理、化學、電化學過程，從而導致材料表層物質發生電擊穿、熔化、化學反應、凝固、擴散、相變等一系列物理化學變化。在高溫高壓以及這些復雜反應的共同作用下，在基體材料表面便形成了性能優異的陶瓷膜層。由于鋁、鎂、鈦氧化物的高阻抗特性，在相同電參數條件下，較薄的膜層區域總是優先被擊穿放電而生長增厚，這樣最終使得材料表面生長一層均勻致密的陶瓷膜層。同時還可以根據需要調整電解液的配方，從而在材料表面生成具有不同性能的陶瓷膜層。該技術的基本原理類似于陽極氧化技術，所不同的是利用等離子體弧光放電增強了在陽極上發生的化學反應，這也是該種膜層綜合性能優于陽極氧化膜層的原因。