Vật liệu cách điện thể khí trước tiên phải nói tới không khí. Không khí được sử dụng rộng rãi để làm cách điện chủ yếu là các đường dây tải điện trên không, cách điện của các thiết bị điện làm việc trong không khí, hoặc phối hợp với các chất cách điện rắn, lỏng khác. Đối với cách điện của máy điện, cáp điện, máy biến áp, tụ điện… nếu quá trình tẩm không cẩn thận thì sẽ có bọt khí bên trong. Những bọt khí này sẽ làm giảm chất lượng cách điện vì khi cách điện làm việc dưới điện áp cao hay điện trường lớn thì các bọt khí sẽ phát thành ổ phát sinh vầng quang, phát sinh ra nhiệt.
Cùng một điều kiện như nhau (áp suất, nhiệt độ, độ ẩm, dạng cực, khoảng cách…) các chất khí khác nhau sẽ có cường độ điện trường khác nhau. Nếu lấy không khí làm đơn vị tính thì ta có bảng sau:
Các đặc tính tương đối Không khí Nitơ N2 Cácbonic CO2 Hydro H2 Tỉ trọng 1 0,97 1,52 0,07 Nhiệt dẫn suất 1 1,08 0,64 6,69 Tỉ nhiệt 1 1,05 0,85 14,35 Hệ số toả nhiệt từ vật rắn sang khí 1 1,03 1,13 1,61 Độ bền điện 1 1,00 0,9 0,60
Ta thấy từ bảng số liệu các chất khí so với không khí thì cường độ cách điện đều kém hơn. Song đôi khi nitơ được dùng thay cho không khí để lấp đầy các tụ điện khí hay các thiết bị khác, vì nó có đặc tính gần giống không khí, đồng thời không chứa oxi là chất có thể gây ra ôxi hoá các vật liệu khi tiếp xúc với nó.
Hiện nay có một số chất khí chủ yếu là các hợp chất halogen (flo, clo…) có khối lượng phân tử và tỉ trọng cao, năng lượng iôn hoá lớn, có cách điện lớn hơn hẳn so với không khí.
Trong kỹ thuật điện thì khí H2 là khí nhẹ có đặc tính truyền dẫn nhiệt tốt nên được làm mát cho máy thay cho không khí trong các máy điện công suất lớn, làm giảm tổn thất do ma sát của roto với các chất khí và do quạt gió gây ra. Khi dùng H2 sẽ làm chậm hoá già các chất cách điện hữu cơ trong dây quấn và loại trừ khả năng hoả hoạn trong trường hợp ngắn mạch ở bên trong máy điện và cải thiện điều kiện làm việc của chổi than. Làm mát bằng hyđro sẽ cho phép tăng công suất và hiệu suất làm việc của máy điện, người ta chế tạo các máy phát nhiệt điện và các máy bù đồng bộ công suất lớn làm mát bằng khí hyđro. Nhưng khí hyđro dễ kết hợp với oxy theo tỉ lệ nhất định tạo thành hợp chất dễ nổ. Do đó, để tránh xa nguy hiểm do không khí lọt vào cần phải duy trì áp suất trong may cao hơn áp suất khí quyển hoặc không để hyđro tiếp xúc với khí (khí hyđro làm việc theo chu trình kín).
Hiện nay người ta còn dùng các khí trơ như argon, nêon… cũng như hơi thuỷ ngân để làm các dụng cụ chân không và bóng đèn. Khí trơ có độ bền điện thấp. Hê li là chất khí có độ bền điện thấp nhất, nó nhỏ hơn 17 lần đồ bền điện so với không khí.