Электронно-лучевая сварка использует в качестве источника теплоты луч, получаемый за счёт термоэлектронной эмиссии с катода электронно-лучевой пушки.

Этот электронный луч обеспечивает достаточно высокую концентрацию энергиии и используется в настоящее время для сварки ответственных конструкций. Созданные в 60-е годы прошлого столетия способы электронно-лучевой сварки выполняются сфокусированным потоком электронов. Концентрация энергии в сфокусированном пятне достигает 109 Вт/см².

Электронно-лучевая сварка осуществляется в вакуумных камерах, что является в настоящее время необходимым условием устойчивого проведения процесса. Изделие помещается в камеру, в которой поддерживается вакуум (10-2-10-4 н/м²), необходимый для свободного движения электронов и сохранения концентрированного пучка электронов. От мощного источника электронов - электронной пушки - на изделие направляется управляемый электронный луч, фокусируемый магнитным и электростатическими полями. Перемещая луч по линии сварки, можно на высокой скорости сваривать швы любой конфигурации. Вакуум способствует меньшему окислению металла шва.

Электронный луч плавит и доводит до кипения практически все известные металлы и используется как для сварки, так и для резки, сверления отверстий и т.п.

Скорость сварки этим способом в 1,5-2 раза превышает скорость дуговой при аналогичных операциях. Недостаток этого способа - большие затраты на создание вакуума и необходимость высокого напряжения для обеспечения достаточно мощного излучения.

Известна также технология сварки электронным лучом в атмосфере нормального давления, когда электронный луч покидает область вакуума непосредственно перед свариваемыми деталями.