离子束的加工原理类似于电子束的加工原理。离子质量是电子的数千倍或数万倍，一旦获得加速，则动能较大。真空下，离子束经加速、聚焦后，高速撞击到工件表面靠机械动能将材料去除，不像电子束那样需将动能转化为热能才能去除材料。
按加工目的和所利用的物理效应不同，离子束加工分为：
1、离子刻蚀
  离子以一定角度轰击工件，表面原子逐个剥离，实质上是一种原子尺度的切削加工，称为离子铣削，即纳米加工。
2、离子溅射沉积
  离子以一定角度轰击靶材，靶材原子逐个剥离后，沉积在工件上，使工件镀上一层靶材薄膜，实质是一种镀膜工艺；
3、离子镀
  离子分两路以不同角度同时轰击靶材和工件，目的在于增强靶材镀膜与工件基材的结合力；又被称为离子溅射辅助沉积；
4、离子注入
  离子以较大的能量垂直轰击工件，是离子直接进入工件，成为工件体内材料的一部分，达到材料改性目的。

离子束加工具有以下特点：
1、高精度  逐层去除原子，控制离子密度和能量加工可达纳米级，镀膜可达亚微米，离子注入的深度、浓度可以精确控制。离子加工是纳米加工工艺的基础；
2、高纯度、无污染  适于易氧化材料和高纯度半导体加工；
3、宏观压力小  无应力、热变形，适于低刚度工件；
4、设备费用、成本高、加工效率低。