Beim Plasmalichtbogen lässt der Brenner Gas ionisieren, um einen Lichtbogen (auch komprimierter Lichtbogen genannt) zwischen Kathode und kalter Düse oder zwischen Kathode und Werkstück zu bilden.
Wenn der Lichtbogen das Loch der wassergekühlten Düse passiert, wird er durch den Kaltluftstrom und die Lochwand der wassergekühlten Düse gekühlt. Die Querschnittsfläche der Lichtbogensäule wird verringert, da die Dichte geladener Teilchen und die Intensität des elektrischen Feldes durch thermische, mechanische und selbstmagnetische Kompressionseffekte erhöht werden. Dieser komprimierte Lichtbogen wird Plasmalichtbogen genannt und weist eine hohe Temperatur, Wärmekonzentration, gute thermische Stabilität und Steuerbarkeit auf.