把摻雜劑的原子引入固體中的一種材料改性方法。簡單地說，離子註入的過程，就是在真空系統中，用經過加速的，要摻雜的原子的離子照射（註入）固體材料，從而在所選擇的（即被註入的）區域形成一個具有特殊性質的表面層（註入層）。下面是一個離子註入系統的示意圖。
不同類型的離子源用於產生各種強度的離子束；質量分析器用來除去不需要的雜質離子；束流掃描裝置用來保證大面積註入的均勻性；靶室用來安裝需要註入的樣品或元器件，對不同的對象和不同的註入條件要求可選用不同構造的靶室。
離子註入的基本特點是:①純凈摻雜，離子註入是在真空系統中進行的，同時使用高分辨率的質量分析器，保證摻雜離子具有極高的純度。②摻雜離子濃度不受平衡固溶度的限制。原則上各種元素均可成為摻雜元素，並可以達到常規方法所無法達到的摻雜濃度。對於那些常規方法不能摻雜的元素，離子註入技術也並不難實現。③註入離子的濃度和深度分佈精確可控。註入的離子數決定於積累的束流，深度分佈則由加速電壓控制，這兩個參量可以由外界系統精確測量、嚴格控制。④註入離子時襯底溫度可自由選擇。根據需要既可以在高溫下摻雜，也可以在室溫或低溫條件下摻雜。這在實際應用中是很有價值的。⑤大面積均勻註入。離子註入系統中的束流掃描裝置可以保證在很大的面積上具有很高的摻雜均勻性。⑥離子註入摻雜深度小。一般在 1μm以內。例如對於100keV離子的平均射程的典型值約為0.1μm。
離子註入首先是作為一種半導體材料的摻雜技術發展起來的，它所取得的成功是其優越性的最好例證。低溫摻雜、精確的劑量控制、掩蔽容易、均勻性好這些優點，使得經離子註入摻雜所制成的幾十種半導體器件和集成電路具有速度快、功耗低、穩定性好、成品率高等特點。對於大規模、超大規模集成電路來說，離子註入更是一種理想的摻雜工藝。如前所述，離子註入層是極薄的，同時，離子束的直進性保證註入的離子幾乎是垂直地向內摻雜，橫向擴散極其微小，這樣就有可能使電路的線條更加纖細，線條間距進一步縮短，從而大大提高集成度。此外，離子註入技術的高精度和高均勻性，可以大幅度提高集成電路的成品率。隨著工藝上和理論上的日益完善，離子註入已經成為半導體器件和集成電路生產的關鍵工藝之一。在制造半導體器件和集成電路的生產線上，已經廣泛地配備瞭離子註入機。
70年代以後，離子註入在金屬表面改性方面的應用迅速發展。在耐磨性的研究方面已取得顯著成績，並得到初步的應用，在耐腐蝕性(包括高溫氧化和水腐蝕)的研究方面也已取得重要的進展。
註入金屬表面的摻雜原子本身和在註入過程中產生的點陣缺陷，都對位錯的運動起“釘紮”作用，從而使金屬表面得到強化，提高瞭表面硬度。其次，適當選擇摻雜元素，可以使註入層本身起著一種固體潤滑劑的作用，使摩擦系數顯著降低。例如用錫離子註入En352軸承鋼，可以使摩擦系數減小一半。尤其重要的是，盡管註入層極薄，但是有效的耐磨損深度卻要比註入層深度大一個數量級以上。實驗結果業已證明，摻雜原子在磨損過程中不斷向基體內部推移，相當於註入層逐步內移，因此可以相當持久地保持註入層的耐磨性。
離子註入後形成的表面合金，其耐腐蝕性相當於相應合金的性能，更重要的是，離子註入還可以獲得特殊的耐蝕性非晶態或亞穩態表面合金，而且離子註入和離子束分析技術相結合，作為一種重要的研究手段，有助於表面合金化及其機制的研究。
離子註入作為金屬材料改性的技術，還有一個重要的優點，即註入雜質的深度分佈接近於高斯分佈，註入層和基體之間沒有明顯的界限，結合是極其緊密的。又因為註入層極薄，可以使被處理的樣品或工件的基體的物理化學性能保持不變，外形尺寸不發生宏觀的變化，適宜於作為一種最後的表面處理工藝。
離子註入由於化學上純凈、工藝上精確可控，因此作為一種獨特的研究手段，還被廣泛應用於改變光學材料的折射率、提高超導材料的臨界溫度，表面催化、改變磁性材料的磁化強度和提高磁泡的運動速度和模擬中子輻照損傷等等領域。