Sebuah mesin sputtering biasanya kecil, ruang tertutup di mana partikel energik seperti elektron membombardir bahan sumber yang mengeluarkan atom dari permukaan. Atom-atom ini kemudian memantul dari dinding ruang, melapisi objek sampel di dalam ruang. Mikroskop elektron pemindaian (SEM), yang mengandalkan konduktivitas listrik sampel untuk melihat fitur pada skala nanometer, sering mengandalkan mesin ini untuk melapisi sampel biologis dengan lapisan tipis platinum terlebih dahulu untuk dilihat. Kegunaan lain untuk teknologi mesin sputtering termasuk melapisi film tipis dalam proses pengendapan untuk industri semikonduktor dan untuk mengetsa lapisan permukaan dari bahan untuk menentukan komposisi kimianya.
Meskipun mesin yang digunakan mesin sputtering untuk menyiapkan sampel bisa sangat rumit dan mahal, peralatan sputtering tidak harus demikian. Mesin-mesin ini dapat berupa perangkat yang relatif sederhana yang beroperasi berdasarkan prinsip-prinsip fisik yang mapan, dan seringkali kekurangan bagian yang bergerak atau kebutuhan akan perawatan yang rumit. Ukurannya berkisar dari perangkat atas meja kecil hingga model lantai besar.
Deposisi uap fisik adalah salah satu metode rutin yang digunakan dalam desain mesin sputtering. Bahan deposisi diubah menjadi uap di ruang sputter di bawah tekanan rendah, biasanya vakum parsial. Uap mengembun ke bahan substrat di ruang untuk membentuk film tipis. Film ini bisa saja tebalnya beberapa lapis atom atau molekul, dan akan menebal berbanding lurus dengan berapa lama proses sputtering dilanjutkan. Faktor lain dalam ketebalan film tipis termasuk massa setiap bahan yang terlibat dan tingkat energi partikel pelapis, yang dapat diisi dari puluhan elektron volt hingga ribuan.
Atom bermuatan yang dikenal sebagai ion juga digunakan oleh mesin sputtering dalam proses yang dikenal sebagai potensi sputtering. Bahan sputter diberi muatan ionik yang kemudian hilang ketika menabrak permukaan target. Terkait dengan proses ini adalah reaktif ion etching (RIE), yang memanfaatkan bahan ionik alami dalam penelitian secondary ion mass spectrometery (SIMS), untuk menganalisis keberadaan elemen jejak dalam bahan. Pemrosesan SIMS statis akan tergagap sedemikian rupa sehingga hanya sepersepuluh dari atom monolayer yang akan dihilangkan dari permukaan target. Oleh karena itu, alat lain yang berguna dalam penelitian nanoteknologi seperti mesin sputtering untuk SEM.
Kegunaan lain termasuk pelapis kaca datar, akrilik, dan plastik lainnya, serta keramik dan kristal selain silikon. Mereka juga dapat digunakan sebagai metode yang sangat baik untuk membersihkan dan memoles komponen halus. Perhiasan dan peralatan makan yang mahal seperti sendok garpu emas juga dapat mengalami deposisi sputter, seperti halnya film emas dan aluminium khusus.