气体电离的机制有很多种不同的方法，当气体加热到数千摄氏度时，气体中分子间的碰撞，就会使其中一部分分子或原子发生电离现象，并且电离度会随温度的升高而迅速增大，这种电离被称为热电离或热平衡电离。
所有的气体都能发出热辐射，在高温下，热辐射光子的能量达到一定数值即可造成气体的热电离。在一定温度下，气体中各个分子的运动速度各异，其速度分布按麦克斯维分布，大多数气体分子的速度都在某个“最可几速度”附近，速度很高和很低的分子数均很少。在温度很高时，少部分分子达到很高的运动速度，其热运动的动能超过电离能时，使分子间的碰撞产生电离。