在电子枪中，自由电子是从热金属带（或金属丝）通过热发射获得的。然后通过三个电极产生的电场将它们加速并形成狭窄的会聚束：电子发射带，连接到高压（加速）电源（30-200 kV）负极和正极的阴极。高压电极、阳极。第三个电极相对于阴极带负电，称为Wehnelt电极或控制电极。它的负电位控制发射的电子进入加速场的部分，即电子束电流。
电子束焊机加工是在真空条件下，利用电流加热阴极发射电子束，带负电荷的电子束高速飞向阳极，途中经加快极加快，并经过电磁透镜聚集，使能量密度十分会集，可以把一千瓦或更高的功率会集到直径为5～10μm的斑驳上，获得高达109W/cm2左右的功率密度。如此高的功率密度，可使任何材料被冲击部分的温度，在百万分之一秒时间内升高到摄氏几千度以上，热量还来不及向周围扩散，就已把局部材料瞬时熔化、气化直到蒸腾去除。随着孔不断变深，电子束焊机照耀点亦越深入。由于孔的内侧壁对电子束发生"壁聚集"，所以加工点或许到达很深的深度，从而可打出很细很深的微孔。
电子束焊机还有一些辅佐设备，比如电子枪，涣散泵以及涡轮分子泵等，作业时均会发热，为坚持正常作业，这些都需求用循环水进行冷却。因此，真空电子束焊机还需求制作有冷却水的系统，包括水的净化过滤及软扮装。 其他真空系统各级阀门一般要求用压缩空气，因此需求有供气系统及净化压缩空气的油水分离设备。