氣體電離的機制有很多種不同的方法，當氣體加熱到數千攝氏度時，氣體中分子間的碰撞，就會使其中一部分分子或原子發生電離現象，并且電離度會隨溫度的升高而迅速增大，這種電離被稱為熱電離或熱平衡電離。
所有的氣體都能發出熱輻射，在高溫下，熱輻射光子的能量達到一定數值即可造成氣體的熱電離。在一定溫度下，氣體中各個分子的運動速度各異，其速度分布按麥克斯維分布，大多數氣體分子的速度都在某個“最可幾速度”附近，速度很高和很低的分子數均很少。在溫度很高時，少部分分子達到很高的運動速度，其熱運動的動能超過電離能時，使分子間的碰撞產生電離。