Das Magnetron-Sputtern ist ebenfalls ein PVD-Verfahren. Hierbei wird kein Material verdampft, sondern ein sogenanntes Target (eine feste Platte des gewünschten Schichtmaterials) durch energiereiche Teilchen abgetragen. In einer Vakuumkammer wird dazu ein Plasma erzeugt. Positiv geladene Argon-Ionen aus dem Plasma werden durch ein elektrisches Feld am Target stark beschleunigt und prallen auf die Targetoberfläche. Durch diesen Ionenbeschuss werden Atome aus dem Target herausgeschlagen.
Das Magnetron verstärkt diesen Prozess erheblich: Über dem Target werden starke Magnetfelder erzeugt, die die Elektronen im Plasma auf Spiralbahnen zwingen. Dadurch bleiben sie länger in der Nähe des Targets und führen zu einer höheren Ionisierungsrate. Das resultierende dichtere Plasma führt zu einer höheren Sputterrate bei gleichzeitig niedrigerem Energieverbrauch. Die mit Magnetron-Sputtern erzeugten Schichten zeichnen sich durch hohe Dichte, Homogenität und exzellente Haftung aus. Sie sind oft frei von Poren, gleichmäßig über große Flächen verteilt und können auf komplexen Geometrien aufgebracht werden.