Nízkoteplotní plazmová nitridace se provádí ve vakuu a pracovní proces se skládá z vakuování, nahřívání na pracovní teplotu a zároveň odplyňování kovu tak, aby tlak klesl na jednotky milipascalů a výpary vodní páry nevytvořily na povrchu oxid, a nezastavily tak difuzi. Následně je do komory přivedena směs plynů (nejčastěji Ar:N2:H2) a vytvořen doutnavý výboj mezi nástroji a stěnou aparatury. Doutnavý výboj a podmínky v plazmatu jsou řízeny pulzním zdrojem na frekvencích v řádu stovek kilohertzů. V plazmatu je ionizován dusík, který je záporným napětím okolo 700 V přitahován na díly.
Teplota během procesu se udržuje v intervalu 380–420 °C. Při vyšších teplotách dochází ke vzniku nitridů a při nižších teplotách nedifunduje dusík do materiálu. Je tedy jasné, že přesná kontrola teploty je klíčem ke kvalitní vrstvě. Je třeba brát v potaz, že různě hmotné díly, různé geometrie a různě drsné povrchy se nahřívají jinak rychle vzhledem k tomu, že depozice se odehrává ve vakuu a je možné použít pouze radiační přenos tepla.