Maszyna do napylania to zwykle mała, zamknięta komora, w której cząstki energetyczne, takie jak elektrony, bombardują materiał źródłowy, który wyrzuca atomy z powierzchni. Atomy te następnie odbijają się od ścian komory, pokrywając próbny obiekt wewnątrz komory. Skaningowe mikroskopy elektronowe (SEM), które polegają na przewodności elektrycznej próbek, aby zobaczyć cechy w skali nanometrowej, często polegają na tej maszynie do pokrywania próbek biologicznych najpierw cienką warstwą platyny do oglądania. Inne zastosowania technologii maszyn do napylania obejmują powlekanie cienkich warstw w procesie osadzania w przemyśle półprzewodników oraz wytrawianie warstwy powierzchniowej z materiału w celu określenia jego składu chemicznego.
Chociaż maszyny, dla których maszyna do napylania przygotowuje próbkę, mogą być bardzo złożone i drogie, sprzęt do napylania nie musi taki być. Maszyny te mogą być stosunkowo prostymi urządzeniami działającymi na ustalonych zasadach fizycznych i często nie mają ruchomych części lub wymagają skomplikowanej konserwacji. Różnią się wielkością od małych urządzeń stołowych po duże modele podłogowe.
Fizyczne osadzanie z fazy gazowej jest jedną z rutynowych metod stosowanych w projektowaniu maszyn do napylania. Osadzany materiał jest przekształcany w parę w komorze napylania pod niskim ciśnieniem, zwykle w częściowej próżni. Para skrapla się na materiale podłoża w komorze, tworząc cienką warstwę. Ten film może mieć grubość tylko kilku warstw atomów lub cząsteczek i będzie gęstnieć wprost proporcjonalnie do tego, jak długo trwa proces rozpylania. Inne czynniki decydujące o grubości cienkiej warstwy obejmują masę każdego zaangażowanego materiału i poziom energii cząstek powłoki, które mogą ładować od dziesiątek do tysięcy elektronowoltów.
Naładowane atomy, znane jako jony, są również wykorzystywane przez maszynę do napylania w procesie znanym jako napylanie potencjalne. Materiał napylany otrzymuje ładunek jonowy, który następnie traci, gdy uderza w powierzchnię docelową. Z tym procesem związane jest reaktywne trawienie jonowe (RIE), które wykorzystuje naturalne materiały jonowe w badaniach spektrometrii masowej jonów wtórnych (SIMS) do analizy obecności pierwiastków śladowych w materiałach. Przetwarzanie statyczne SIMS będzie rozpylać z taką szybkością, że tylko jedna dziesiąta monowarstwy atomowej zostanie usunięta z powierzchni docelowej. Jest zatem kolejnym użytecznym narzędziem w badaniach nanotechnologicznych, podobnie jak maszyna do napylania dla SEM.
Inne zastosowania obejmują powlekanie płaskiego szkła, akryli i innych tworzyw sztucznych, a także ceramiki i kryształów innych niż krzem. Mogą być również stosowane jako bardzo dokładna metoda czyszczenia i polerowania delikatnych elementów. Drogie biżuterie i zastawy stołowe, takie jak złote sztućce, mogą również podlegać napylaniu jonowemu, podobnie jak specjalistyczne folie ze złota i aluminium.