Ionisointi on prosessi, jossa atomit ja molekyylit varautuvat sähköisesti ja muodostavat ioneja. Atomi voi saada yhden tai useamman elektronin muodostaakseen negatiivisen ionin tai menettää elektroneja muodostaen positiivisen ionin. Ilmaionisaatiolla tarkoitetaan ilmamolekyylien ionisaatiota. Tämä voi tapahtua erilaisten luonnollisten prosessien seurauksena, tai laitetta voidaan käyttää ilman ionisoimiseen terveydellisten hyötyjen aikaansaamiseksi joko suoraan tai ilmanpuhdistuksen avulla poistamalla ilmassa olevat allergeenit, taudinaiheuttajat ja epäpuhtaudet. Yleisesti ollaan yhtä mieltä siitä, että negatiiviset ionit ovat tehokkaampia kuin positiiviset ionit näihin tarkoituksiin.
Ilma-ionisaattorit toimivat yleensä syöttämällä suurjännitevirtaa metalliseen piikkiin tai neulaan. Sähkövirta koostuu negatiivisesti varautuneiden elektronien virrasta. Kun elektronit lähestyvät neulan päätä, niiden välinen sähköstaattinen vastenmielisyys saa ne irrottautumaan metallipinnasta ja kiinnittymään ilmassa oleviin typpi- ja happimolekyyleihin sekä ilmassa oleviin hiukkasiin muodostaen negatiivisia ioneja.
Vaikka negatiivisten ionien, kuten kausiluonteisen mielialahäiriön (SAD) ja masennuksen helpotus, väitetyt suorat terveyshyödyt ovat tutkimuksen ja keskustelun kohteena, useista tutkimuksista on saatu hyviä todisteita siitä, että ionisaatio, erityisesti negatiivisilla ioneilla, voi puhdistaa poistamalla pieniä suspendoituneita hiukkasia, jotka voivat sisältää haitallisia bakteereja tai allergeeneja. Näyttää siltä, että kun nämä hiukkaset ionisoituvat, ne pyrkivät laskeutumaan maadoitetuille pinnoille, kuten seinille ja lattioille, jättäen ilmanpuhdistimen. Ilmaionisaatiota on käytetty menestyksekkäästi siipikarjatilojen pölyisessä ilmakehässä esimerkiksi haitallisten bakteerien poistamiseksi ilmasta ja sairauksien esiintyvyyden vähentämiseksi.
Toinen hyödyllinen sovellus ilma -ionisaattoreille on sähköstaattisen purkauksen estäminen. Esimerkiksi sähkövaraus voi kertyä herkille elektronisille osille käsittelyn tai asennuksen aikana, mikä voi aiheuttaa kipinöitä, jotka aiheuttavat vaurioita. Ilmaionisaattori voi auttaa neutraloimaan varauksia ennen purkautumista.
Ilma -ionisaattoreiden vaikutukset eivät välttämättä ole aina hyödyllisiä. Typen ja hapen ionisaatio voi johtaa pienien määrien otsonin ja typpioksidien muodostumiseen. Nämä ovat keuhkoja ärsyttäviä aineita ja luokitellaan saasteiksi. On huolestuttavaa, että jotkut ilma -ionisaattorit voivat tuottaa haitallisia määriä näitä kaasuja.
Ilman ionisaatio voi tapahtua myös luonnollisesti, esimerkiksi ukkosen aikana ja auringonvalon vaikutuksesta. Paineelle alttiina oleva kallio voi tuottaa sähkövirtoja, jotka voivat ilmetä ilman ionisaationa pintakivien ympärillä. On ehdotettu, että maanjäristykset voitaisiin ennustaa havaitsemalla ionisaatiovaikutukset maanjäristysvyöhykkeillä.