等离子体对聚合物、含氟聚合物和其他物料材质的表面改性，可以通过以下四种途径实现，这四种途径是消融、交联、活化和沉积。

消融是由于高能粒子轰击聚合物表面使弱共价键断裂的过程。这个过程只会影响暴露在等离子体中的衬底表面最外面的分子层，这些外面的分子层与等离子体反应生成气化产物后被抽走。一般情况下，表面的化学污染物通常都是由弱C—H键组成，所以等离子体处理可以去除这些污染物。

交联是在聚合物分子链之间建立了化学链接。惰性气体等离子体可用来交联聚合物，形成耐磨损或耐化学腐蚀性的更坚固表面。医疗设备包括医用导管、临床仪器和隐形眼镜等，都得益于等离子体引发的交联反应。这种化学反应也可以用氟或氧原子代替聚合物表面部分的氢原子。

激活是等离子体化学基团替换表面聚合物基团的过程。等离子体把聚合物中的弱键打断，并用等离子体中高活性羰基、羧基、和羟基将其替换；此外，等离子体还可以用氨基或其他功能基团来激活，结合到表面内的化学基团的类型将决定基底材料性能的最终变化，而表面上的活性基团改变表面性质，如润湿性、黏着性等

等离子体聚合是一个把许多称为单体的可交联小分子结合成大分子的过程。聚合过程涵盖了许多种气体参与的反应，形成挥发性的聚合物薄膜。在气相中或材料表面上的单体会被分解和激活并形成新的分子活性基团迁移到表面，在那里吸附并脱离气相。每个吸附都代表了一个沉积的过程。被吸附的分子随后在表面进行离子或自由基聚合交联，形成一层薄膜。在薄膜形成的过程中，新形成的表面原子和分子会受到来自气相基团的轰击和等离子体中的电磁辐射。经典的聚合物具有活性结构，如允许互相键合的双键等。