Wyładowanie łukowe ma miejsce w gazie, będącym pod ciśnieniem bliskim ciśnieniu atmosferycznemu tzw. ciśnieniem normalnym i zachodzi między dwoma elektrodami podłączonymi do zewnętrznego źródła zasilania.
Stosunkowo niewielkie napięcie pomiędzy elektrodami jest wstanie wywołać intensywną emisję elektronów z katody, które z kolei wywołują lawinową jonizację zderzeniową, w wyniku której powstaje duża liczba jonów.
Cechą charakterystyczną tego rodzaju wyładowania jest to, że natężenie prądu elektrycznego pomiędzy elektrodami jest bardzo duże, gdyż opór elektryczny gazu w tych warunkach jest bardzo mały – gaz jest wówczas bardzo dobrym przewodnikiem, bo znajduje się w stanie plazmy izotermicznej, czyli stanie charakteryzującym się bardzo silnym zjonizowaniem i stałą, bardzo wysoką temperaturą rzędu 6000 – 10000 K.
Rys. Schemat wyładowania łukowego.
Wyładowanie łukowe znalazło zastosowanie m.in. w lampach łukowych (jako źródło światła), spawaniu metali i piecach hutniczych.