蒸发涉及将源材料加热至高温，产生蒸气并在基材上凝结形成薄膜。几乎任何元素（例如 Al、Si、Ti、Au），包括许多高熔点（难熔）金属和化合物（例如 Cr、Mo、Ta、Pd、Pt、Ni/Cr、Al 2 O 3 ），可以通过蒸发而沉积。
蒸发在背景压力通常低于10^-4 Pa的真空室中进行。源材料加热可以通过使电流流过装有所需材料的钨丝、钨条或钨舟来实现。或者，可以通过在源材料上扫描高压（10kV）电子束（e-beam）来完成加热。在这种情况下，材料的载体通常由钨、石墨、氧化铝或铜等热的优良导体制成。相比之下，电子束蒸发可以提供质量更好的薄膜和稍高的沉积速率（5-100 nm/min），但沉积系统更复杂。此外，在这个过程中，如果某些辐射能量穿透硅基板表面，可能会损坏晶体并降低电子电路的特性。
蒸发是一种来自相对较小体积来源的定向沉积过程。这导致大部分材料颗粒以特定角度沉积到基板上，导致台阶覆盖不良，并有角落和侧壁暴露的现象。如果需要薄膜连续性（例如，当金属是电互连时），这通常是不期望的效果。在沉积过程中旋转基板以不同角度面对源会减少这种影响。
通过蒸发沉积的薄膜往往会表现出拉伸应力，并且随着材料熔点的升高而增加。例如，蒸发的铌和铂薄膜可能具有超过 1 GPa 的拉伸应力，足以导致晶圆卷曲甚至剥离。此外，与溅射一样，许多金属必须使用粘合层。