真空条件下，电磁透镜聚焦后的高能量密度和高速度的电子束射击到工件微小的表面上，动能迅速转化为热能，使冲击部分的工件材料达到数千度的高温，从而引起相应部位工件材料熔化、气化，并被抽走。电子束加工具有以下特点：
1）细微聚焦：最细聚焦直径达到0.1μm，是一种精细工艺；
2）能量密度高：蒸发去除材料，非接触加工无机械力；适合各种材料——脆性、韧性、导体、非导体加工；
3）生产率高：对于2.5mm厚度的钢板加工直径0.4mm的孔，可达每秒50个；
4）控制容易：磁场/电场控制可对聚焦、强度、位置等实现自动化控制；
5）真空中加工使得工件和环境无污染，适于纯度要求高的半导体加工；
6）真空系统及本体系统设备比较复杂，设备成本高。

目前电子束加工应用范围主要在如下方面：
1）高速打孔  目前最小孔直径可达0.003mm，速度达每秒3000~50000孔，对人造革、塑料等打细孔后可增加透气性。
2）型面和特殊面
3）蚀刻  半导体微电子器件，制造多层固体组件，刻细槽。
4）焊接  精加工后精密焊，焊接强度高于本体，缝深而窄；可对难熔金属、异种金属焊接。
5）热处理  电子束热处理的电热转换率可高达90%，比激光热处理的（7%~10%）高得多；熔化置入新合金可对零件改性。
6）光刻  即电子束曝光，对电致抗蚀剂的高分子材料，由入射电子与高分子碰撞，切断分子链或重新聚合而引起分子量变化，图形分辨率高达0.25μm ，而可见光曝光>1μm；还可实现电子束缩放曝光，用于大规模集成电路上数十万个元件集成。