等離子體表面處理能賦予材料新的表面性能，這些性能隨時間逐漸衰減的性質稱為時效性。一般認為，等離子體表面處理對材料的作用存在表面活化、交聯和表面刻蝕等多種復雜過程，表面活化賦予材料表面自由基、極性基團，使潤濕性改善，而交聯和刻蝕使材料表面的活性物質減少影響潤濕性改善。等離子體表面處理于材料表面的作用開始以活化為主，隨著處理時間的增加，交聯和刻蝕作用增加，影響了潤濕性的進一步改善。
等離子體表面處理時效性越長改性效果越穩定。表面性能衰減的原理可能是多方面的：試樣離開反應室后，活化立即停止，但交聯還可能在一定時間內存在；與周圍環境中某些物質的反應也會使活化賦予材料的極性基團和自由基減少。
