焊缝熔区即深又窄，深宽比可达50：1，焊件变形可忽略不计，很多精密零件焊后仍然保持精度，并不需要再次精加工，比常规焊接方法可节省大量工时。对于无法整体加工的零件可以采用两件甚至三件后采用此法来进行焊接起来，这样对于原加工工艺可以减少难度，省时、省料甚至可使零件的结构变的更加合理。
经过电子枪产生，并由高压加速和电子光学系统汇聚成的功率密度很高的电子束撞击到工件表面，电子的动能转换为热能，使金属迅速熔化和蒸发。在高压金属蒸汽的作用下，熔化的金属被排开，电子束就能继续撞击深处的固态金属，同时很快在被焊工件上钻出一个锁性小孔，小孔的周围被液态金属包围。随着电子束与工件的相对移动，液态金属沿小孔周围流向熔池后部，逐渐冷却、凝固形成焊缝。
电子束焊接的基本原理是电子枪中的阴极由于直接或间接加热而发射电子，该电子在高压静电场的加速下再通过电磁场的聚焦就可以形成能量密度的电子束，用此电子束去轰击工件，的动能转化为热能，使焊接处工件熔化，形成熔池，从而实现对工件的焊接。
焊前压配指焊接零件的定位和装夹。焊接前零件装配精度对电子束焊质量的影响很大，因为端面接触部位存在间隙或零件配合过松都会造成焊接变形，所以，不论是冷压还是热装，都要控制机加工的公差配合，零件焊接前压配的精度，确保装配到位。
电子束焊对零件焊接部位的清洁度要求较高。在焊接前要将焊接表面的油、锈、氧化物以及其他杂质清除干净。少数零件焊接时，可用汽油清洗去油污，再用丙酮擦洗脱水和脱脂;大批量零件进行焊接时，可采用机械化清洗方式。清洗完毕后，在矩时间内进行焊接。
近年来，焊接研究所提出了新型非真空电子束焊接方法，即电子束-等离子弧焊接。它采用电子束与等离子弧相串联，叠加起来进行焊接，电子束通过真空和等离子枪的阴极进入大气，穿过等离子弧后熔化金属进行焊接。这样可以减小电子束的能量损失，也有助于稳定等离子弧，等离子弧可以很好的保护焊接熔池，并作为附加热源预热工件，有助于改善焊缝成形，增加熔深。