CVD涂层是最早出现、也是最常见的涂层方法，已经沿用多年。CVD法是在一个化学反应容器内加热基体，并将基体暴露于气流之中。这些气体在被加热的基体表面分解，形成一层涂层。一般而言，CVD涂层需要的温度约为1,000℃左右。
一种常见的CVD涂层是采用三种气体——四氯化钛（TiCl4）、氢气（H2）和氮气（N2）——来产生氮化钛（TiN）+氯化氢（HCl）。HCl是该工艺的二次产物，必须按照严格的环保法规进行处理。
CVD法的优势包括极佳的涂层粘附性，以及涂层分布的均匀性。CVD法的缺点是：涂层时的高温会对基体产生不利影响，适用的涂层材料不多（因为涂层材料是以气态形式提供的），以及工艺循环时间长。
