Emissão por campo em metais puros ocorre em campos elétricos intensos: os gradientes são normalmente mais altos que 1000 volts por micron e fortemente dependentes da função trabalho. Fontes de elétrons baseadas em emissão por campo tem um bom número de aplicações, mas é mais uma fonte primária indesejável do fenômeno de arco no vácuo e descarga elétrica, os quais engenheiros trabalham para prevenir. Exemplos de aplicações para emissão por campo de superfície incluem a construção de ntes luminosas de elétrons para microscópios eletrônicos de alta resolução ou para descarregar naves espaciais de cargas induzidas. Dispositivos os quais eliminam cargas induzidas são chamados neutralizadores de carga.

A emissão por campo foi explicada pelo tunelamento quântico de elétrons no final dos anos 1920s. Este foi um dos triunfos da nascente mecânica quântica. A teoria de emissão por campo de corpos metálicos foi proposta por Fowler e Nordheim. Uma família de equações aproximadas, "equações de Fowler–Nordheim", é nomeada em honra a eles. Estritamente, as equações de Fowler-Nordheim aplicam-se somente a emissão de campo de corpos metálicos e (com a modificação adequada) a outros corpos sólidos cristalinos, mas são frequentemente usadas – como uma aproximação grosseira – para descrever emissão por campo de outros materiais.