Hierzu gehören z. B. das → Flammspritzen, → Lichtbogenspritzen, → Plasmaspritzen und → Detonationsspritzen. In besonderen Geräten (Anlagen) wird der Spritzwerkstoff aufgeschmolzen (ggf. nur angeschmolzen), zerstäubt und mit hoher Geschwindigkeit auf die gereinigte und vorbehandelte Bauteiloberfläche aufgespritzt.
Thermische Spritzschichten können mechanisch bearbeitet werden z. B. durch Drehen, Schleifen, Polieren.
Das Korrosionsverhalten der mehr oder weniger porösen Überzüge kann durch Imprägnieren mit organischen oder anorganischen Stoffen verbessert werden. Es kann eine Vielzahl von Metallen, Metalllegierungen sowie Carbiden, Boriden und Oxiden verarbeitet werden; die Kombinationsmöglichkeiten sind praktisch unbegrenzt. Anwendungsgebiete sind Korrosions- bzw. Oxidationsschutz, Verbesserung des Verschleißverhaltens, Aufbringen von Gleitschichten, Haftgrund oder Einlaufbelag sowie die Reparatur geschädigter Bauteile (wieder auf Maß bringen). Die thermische Belastung ist vergleichsweise gering, die verfahrensbedingten Bauteiltemperaturen können durch Kühlung unter 100 °C gehalten werden. Die Haftfestigkeit auf den verschiedenen Substratwerkstoffen ist verglichen mit Galvanischen Überzügen niedrig. Im Triebwerksbau werden z. B. CoCrAlY und NiCrAlY zum Oxidations- und Heißgaskorrosionsschutz auf Superlegierungen durch Thermisches Spritzen abgeschieden.