Der Lichtbogen wird unabhängig vom Werkstück oder den zu schweißenden Teilen aufrechterhalten. Das Wasserstoffgas ist normalerweise zweiatomig (H2), aber wenn die Temperaturen in der Nähe des Lichtbogens über 600 Grad (1100 Grad F) liegen, zerfällt der Wasserstoff in seine atomare Form und absorbiert gleichzeitig eine große Menge Wärme aus dem Lichtbogen. Wenn der Wasserstoff auf eine relativ kalte Oberfläche (z. B. die Schweißzone) trifft, rekombiniert er in seine zweiatomige Form und setzt dabei die mit der Bildung dieser Verbindung verbundene Energie frei. Die Energie beim AHW kann leicht variiert werden, indem der Abstand zwischen dem Lichtbogenstrom und der Werkstückoberfläche verändert wird. Dieses Verfahren wird hauptsächlich aufgrund der Verfügbarkeit kostengünstiger Inertgase durch das Metall-Inertgasschweißen ersetzt.
Beim atomaren Wasserstoffschweißen kann Füllmetall verwendet werden, muss es aber nicht. Bei diesem Verfahren wird der Lichtbogen völlig unabhängig vom Werkstück oder den zu schweißenden Teilen aufrechterhalten. Das Werkstück ist nur insoweit Teil des Stromkreises, als ein Teil des Lichtbogens mit dem Werkstück in Kontakt kommt. Zu diesem Zeitpunkt besteht zwischen dem Werkstück und jeder Elektrode eine Spannung.
