Das physikalische Plasma ist ein Gemisch aus geladenen Komponenten, Elektronen und Ionen. Das heißt, dass ein Plasma freie Ladungsträger enthält (Radikale). Da der Plasmazustand durch weitere Energiezufuhr aus dem gasförmigen Aggregatzustand erzeugt werden kann, wird er oft als vierter Aggregatzustand bezeichnet. Wird einem Gas ausreichend Energie zugeführt, so brechen die Atomhüllen auf und Elektronen werden frei. Die Elektronen werden beschleunigt und brechen weitere Atomhüllen auf.
Die positiven Ionen des Gases sind hochreaktiv und versuchen sofort die durch das Elektron frei gewordenen Bindung zu füllen. Während der Sterilisation kann dieser Effekt genutzt werden, da auch Reaktionen mit Mikroorganismen stattfinden.