非晶涂层形成与涂层制备过程中的温度与冷却速率紧密相关。当基材表面形成涂层的材料原子处于活跃状态时（如材料处于熔化、等离子体态等），随着温度的降低，原子将按照一定的晶态规律有序排列，形成晶体涂层，但当冷却过程很快，原子来不及重新排列就被凝固，就会产生非晶涂层。

非晶涂层常用的制备方法大致分为3类：①熔融材料在基材表面急剧冷却快速固化形成非晶涂层。②利用电解、蒸发、溅射、喷涂等方法使原子或离子凝聚形成非晶涂层。③利用离子注入、激光等方法使表面层结构非晶化形成非晶涂层。

应用最广泛的非晶涂层为非晶合金涂层，主要包括铁基非晶涂层，铝基非晶涂层，铜基非晶涂层，锆基非晶涂层，镍基非晶涂层等，它们具有抗腐蚀、抗磨损、抗辐射等优异性能，可应用于恶劣海洋环境下舰船甲板/外壳/叶轮叶片、航空航天耐磨部件、石油管道及核潜艇关键零部件等领域。其次，由金刚石结构（sp³杂化碳原子）和石墨结构（sp²杂化碳原子）相互混杂的三维网络结构非晶碳基涂层具有高的硬度、优异的减摩抗磨性能、高热导率、低介电常数、良好的光透过性以及优异的化学惰性和生物相容性等，在航空航天、机械、电子、光学、装饰外观以及生物医学等领域具有广阔的应用前景。另外，非晶硅^[注]涂层、非晶锗^[注]涂层、非晶氮化硅^[注]涂层、非晶碳化硅^[注]涂层、非晶硅硼^[注]涂层、非晶陶瓷涂层等都具有众多的优异性能，在许多领域中具有广泛的应用。