热CVD沉积膜层的原理是在反应过程中，以气体形式提供构成薄膜的原料，反应尾气由抽气系统排出。通过热能（辐射、传导、感应加热等）加热基板到适当温度，同时还对气体分子进行激发、分解、促进其反应。分解生成物或反应产物沉积在基板表面形成薄膜。由于热CVD利用的是高温下的反应，一方面讲，限制了它的应用范围，但从另一方面讲，在可以使用的领域中，它能得到致密的高纯度的膜，不仅可成膜的范围广泛且具有极高的附着强度。只要可靠地控制就可以稳定地成膜，即使在深孔中，只要能有反应气体进入，就能方便地在孔底、孔壁成膜。

热CVD的应用领域很多，在半导体集成电路制造中，硅、金属、氮化物、氧化物等的外延生长，SiO₂、Si₃N₄等绝缘膜、保护膜的沉积等，采用热CVD法的已占相当大的比例。以TiC为代表的碳化物涂层和以TiN为代表的氮化物涂层，在超强硬度、耐腐蚀性、耐磨损性、附着强度等性能优越，广泛应用于钣金工具、粉末成形模具等工具，石油工业用的喷嘴以及纤维机械零件等的加工中。此外，在航空航天、电子工业以及核能工业等领域应用也逐渐增加。