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這種方法是在高真空狀態下令材料氣化或離子化沉積于工件表面而形成鍍層的過程。其主要方法是
(一)物理氣相沉積(PVD)
在真空條件下，將金屬氣化成原子或分子，或者使其離子化成離子，直接沉積到工件表面，形成涂層的過程，稱為物理氣相沉積，其沉積粒子束來源于非化學因素，如蒸發鍍濺射鍍、離子鍍等。
(二)離子注入
高電壓下將不同離子注入工件表面令其表面改性的過程，稱為離子注入，如注硼等。
(三)化學氣相沉積(CVD)
低壓(有時也在常壓)下，氣態物質在工件表面因化學反應而生成固態沉積層的過程，稱為化學氣相鍍，如氣相沉積氧化硅、氮化硅等。
