等離子體表面處理的機理主要是活性粒子的物理作用和化學作用，那么在處理不同的材料時，選擇正確的介質氣體，可收到事半功倍的效果。材料，可以大致分為金屬和非金屬兩種，其中金屬處理的目的是主要是去除表面氧化物和有機物，非金屬處理主要是去除表面有機污染物，根據反應機理，氣體有兩種分類，一種是反應性氣體（化學作用），主要是氫氣、氧氣、四氟化碳等；另一類是非反應性氣體（物理作用），主要有氬氣、氦氣、氮氣。當所處理的材料放入反應室內，通過氣體放電產生的等離子體中的活性粒子與材料表面就會發生反應。
反應性氣體以化學反應為主，電離后自由基與表面污染物發生化學反應，生產易揮發物質被排走，達到處理的目的，氫氣主要利用其還原作用，與被處理件表面污染物發生反應，典型的如金屬表面的氧化物處理，氫氣作為放電氣體參與反應則發生還原反應，材料表面的氧化物與放電產生的氫離子反應生成水。而氧氣主要利用其氧化作用，典型的如清除零件表面的有機物等。氧氣作為氣體參與反應發生氧化反應，材料表面的有機物被氧氣電離產生的氧離子氧化生成二氧化碳和水。
非反應性氣體電離后主要靠離子的物理轟擊作用，去除污染物，有些氣體在處理的同時還可以使材料表面性質發生變化，例如氮氣等離子可以改善金屬材料的硬度和耐磨性。另兩種常用的氣體是氬氣和氦氣，具有擊穿電壓低、等離子穩定等優點，其中氬原子的電離能ε為15.75eV，氬等離子中含有大量的亞穩態的原子，是理想的物理反應氣體。
常見工藝氣體及其作用
1. 氬氣：氬氣等離子處理主要利用物理作用，氬等離子原子尺寸大、離子能量高，且一般不與材料發生反應，因此是理想的物理處理氣體。氬離子轟擊物體表面，污染物揮發并被真空泵抽走，達到處理的目的。
2. 氧氣：氧氣等離子處理主要利用化學作用，氧氣等離子體與物體表面的污染物發生化學反應，生成二氧化碳、一氧化碳和水。通常，用氧氣去除有機污染物。
3.氫氣：氫氣等離子處理主要利用化學作用，氫氣等離子體與物體表面的氧化物發生化學反應，考慮到安全性，一般選擇氫氣和氬氣混合使用，利用處理的還原性能和氬氣的物理轟擊作用，快速去除表面污物。
在實際處理中，單一的利用物理或化學作用效果欠佳，更多是充入混合氣體，同時利用兩種或以上的混合氣體以得到更好的處理效果。比如氬氣和氧氣的結合，氬離子采用物理轟擊被處理表面污物，氧氣與表面污物發生氧化反應，并且當氬氣和氧氣分子一經碰撞便可以使電荷轉換并結合，形成新的活性原理，使電離和離子能量得到很大程度的降低，同時會產生更多的活性粒子，此時，處理效果已經達到1+1>2的效果。
但是在充入多種氣體時，還有更多因素需要考慮，比如選取的氫氣純度越高，產生的氫離子會越多，相應的處理氧化物的速度越快，雖然反應效率提高，但是不可忽視氫氣作為易燃易爆氣體，具有很高的危險性，所以當考慮充入混合氣體時，通常會將氫氣與氬氣等其他氣體充入一起，要將氫氣的占比處在一個相對安全的位置，可以達到大化。處理不同物質還需要探索更優質的方法和工藝，不斷提高處理的效果。
