این فرایند در شرایط خلأ و طی چهار مرحله زیر انجام می‌پذیرد:

تبخیر: در این مرحله مادهٔ هدف توسط پرتوهای الکترونی مورد اصابت قرار می‌گیرد و سبب کنده شدن اتم‌های سطح ماده و تبخیر آن می‌گردد.
انتقال و جابجایی بخارهای حاصله :طی این مرحله اتم‌های تبخیر شده در یک مسیر مشخص به سمت ماده‌ای که لایه نشانی خواهد شد، حرکت می‌کنند. در مواردی که از فلز استفاده می‌شود اتم‌های بخار شده، بعد از جابجایی با گازهایی همچون اکسیژن، نیتروژن و … واکنش می‌دهند.
البته اگر مادهٔ پوشش دهنده تنها ماده هدف باشد و محیط عاری از مواد دیگر مانند اکسیژن باشد، این مرحله حذف خواهد شد.

واکنش: موادی که جهت رسوب دهی مورد استفاده قرار می‌گیرند شامل اکسیدها، نیتریدها، کاربیدها و سایر مواد فلزی می‌باشد.
انباشت: این مرحله بر روی سطح ماده پوشش شونده صورت می‌گیرد که ممکن است برخی واکنش‌های شیمیایی نیز بین ماده هدف (پوشش دهنده) و پوشش شونده به‌طور هم‌زمان با انباشت صورت پذیرد.
فن آوری‌های مختلف PVD از همان سه مرحله اساسی استفاده می‌کنند، اما در روش‌هایی که برای تولید و ذخیره مواد استفاده می‌شوند متفاوتند. دو فرایند معمول PVD عبارتند از: تبخیر حرارتی و اسپری شدن. تبخیر حرارتی یک روش رسوب گذاری است که با تبخیر مواد اولیه توسط حرارت دادن مواد با استفاده از روش‌های مناسب در خلاء صورت می‌گیرد. Sputtering نیز یک روش با کمک پلاسما است که بخار را از طریق بمباران با یون‌های گاز شتاب‌دهنده (معمولا Argon) از هدف منبع به وجود می‌آورد. در هر دو روش تبخیری و اسپری شدن، فاز حاصل از بخار به وسیلهٔ مکانیزم تراکم، بر روی بستر مورد نظر قرار می‌گیرد.

سرعت رشد فیلم نازک از فرمول زیر به دست می‌آید:

m: سرعت تبخیر (g/s)

q: چگالی بخار

r: فاصله زیرپایه از منبع cm

Φ: زاویه منبع تا خط عمود بر زیرپایه

اگر تحت چنین شرایطی فیلم نازکی با ضخامت ۱۰μm نشانده شود، ضخامت لبه‌های فیلم ۹μm است. در واقع فیلم غیریکنواختی ایجاد می‌شود. این پدیده ناشی از هندسه دستگاه است. می‌توان برای تهیه فیلم یکنواخت، سطح فیلم مورد نظر را به صورت کره ای بزرگ تغییر داد. در این صورت کسینوس معادله فوق، به شکل r/2r0 تغییر می‌کند و r0 برابر با شعاع کره است. همچنین برای تهیه فیلم یکنواخت‌تر، می‌توان از زیرپایه چرخان استفاده کرد.