La partition de Ionisation est écrite pour des instruments à intonations indéterminées (percussion) ou à intonations variables (deux sirènes) et sa fonction première semble vouloir démontrer la variété et la richesse extraordinaire de rythmes et de timbres qu'il est possible d'obtenir d'un tel ensemble. Le mot « Ionisation » signifie la dissociation des électrons du noyau de l'atome et leur transformation en ions. Ici une immense force opère au-dedans d'un espace infinitésimal. Dans ce qui paraît être l'interprétation musicale chez Varèse de ce phénomène, l'extraordinaire précision de manipulation de ces éléments est combinée avec un judicieux discernement dans le dynamisme.

Quoique l'instrumentation soit limitée par des instruments à l'intonation indéfinie, cet agencement n'exclut pas la mélodie, le contrepoint et l'harmonie. Des lignes mélodiques d'une expression concise sont obtenues par des groupes d'instruments, par exemple par trois blocs chinois de grandeurs différentes, ou par deux enclumes. Des contrepoints très complexes résultent de la combinaison en contraste de continuités linéaires. Des structures harmoniques sont construites par la superposition d'instruments d'étendues aiguës, moyennes et graves.

La variété des timbres est produite par les groupements sélectifs d'instruments à membranes réverbérantes (tambours d'espèces et de calibres différents, grosses caisses), instruments de résonance, ligneuse (blocs chinois, claves), instruments à friction (guiros, tambour à corde), sonorités métalliques (triangle, cymbales, enclumes graves, cloches tubulaires, glockenspiel), ainsi que par des instruments qu'on agite, qu'on secoue (tambours de basque, maracas). Les sirènes, une grave, une aiguë, contribuent à des effets de glissando, ou mieux, comme l'exprime le compositeur, engendrent des paraboles de son. Les « tone clusters », agrégats de sons dans le registre grave du piano, comprenant une étendue chromatique de deux octaves et demie, se résolvent en une agglomération qui pourrait être classifiée en sonorité de cloche.