等离子体中的自由电子和离子碰撞时可能与离子复合，复合时释放光子，称为复合辐射。复合过程 中电子从自由态到束缚态，因此也称为自由-束缚过程。自由电子有一个速度分布，在其被俘获时释放的能量构成一个连续谱。不过这种辐射谱是跃变式的。自由电子可能被捕获到各个能级，其辐射的光子能量 hv为 ， ⑵

式中h为普朗克常数，v为光子频率，Eo为自由电子能量， 为俘获能级的电离能。因而每一个连续谱相应于自由电子落入某一个能级，其低频限为。电子复合到i+1阶离子的第n能级的复合辐射功率 密度由下式计算 ， ⑶

式中Ne为电子密度;为i+1阶离子处于第n 能级的密度;ve为电子速度;为相应的电子复合截面;〈 〉为对电子按麦克斯韦速度分布求平均。不同的原子以及不同的电离态具有不同的能级分布，情况是复杂的。对于氢原子及类氢离子的计算结果表明，复合辐射仅在低温时比较重要;在电子温度大于30Z2电子伏(Z为原子序数)以后，它在等离子体的连续辐射中所占的成分愈来愈小。