一个完整的 ALD 周期可分为 4 个步骤：a）将气相反应前驱体 A 以脉冲形式通入反应腔，在衬底表面发生化学吸附；b）待表面吸附饱和后，通入惰性气体将剩余的反应前驱体和副产物带出反应腔；c）将气相反应前驱体 B 也以脉冲形式通入反应室，并与第一次化学吸附在衬底表面上的反应前驱体 A 反应；d）待反应完成后，再次通入惰性气体将多余的反应前驱体和副产物带出反应腔。通常一个周期需要 0.5 秒到几秒，生长的薄膜厚度大约为 0.01~0.3nm，不断重复循环这 4 个步骤即可完成整个 ALD 沉积过程。典型的原子层沉积系统通常由前驱体源、气路系统、电子控制系统和真空系统构成。一种传统的、被广泛使用的 ALD 方法是热处理原子层沉积（Thermal ALD,TALD），即利用加热法来实现原子层沉积的技术。不过由于常规 TALD 技术存在沉积速率较低、对某些沉积薄膜的沉积温度要求较高等缺点，其在工业应用中受到限制。随着原子层沉积在实验中不断优化，研究人员将 ALD 技术与其他技术或物质结合，一系列新的 ALD 技术得以产生和发展，例如等离子体增强原子层沉积（Plasma Enhanced ALD, PEALD）、空间原子层沉积（Spatial ALD,SALD）、电化学原子层沉积（Electrochemical ALD, ECALD）等等。化学吸附自限制沉积（CS-ALD）过程中，第一种反应前驱体输入到基体材料表面并通过化学吸附保持在表面。当第二种前驱体通入反应器，就会与已吸附于基体材料表面的第一前驱体发生反应。两个前驱体之间发生置换反应，并产生相应的副产物，直到表面的第一前驱体完全消耗，反应会自动停止，并形成需要的原子层。而顺次反应自限制原子层沉积（RS-ALD）是通过活性前驱体物质与活性基体材料表面发生化学反应来驱动的，即得到的沉积薄膜是由前驱体与基体材料间的化学反应形成的。ALD 就是这两种自限制过程不断重复形成薄膜的技术。