霓虹燈是依靠燈光兩端電極頭在高壓電場下將燈管內的稀有氣體擊燃，它不同于普通光源必須把鎢絲燒到高溫才能發光，造成大量的電能以熱能的形式被消耗掉，因此，用同樣多的電能，霓虹燈具有更高的亮度。
溫度低
霓虹燈因其冷陰極特性，工作時燈管溫度在60℃以下，所以能置于露天日曬雨淋或在水中工作。同樣因其工作特性，霓虹燈光譜具有很強的穿透力，在雨天或霧天仍能保持較好的視覺效果。
當外電源電路接通后，變壓器輸出端就會產生幾千伏甚至上萬伏的高壓。當這一高壓加到霓虹燈管兩端電極上時，霓虹燈管內的帶電粒子在高壓電場中被加速并飛向電極，能激發產生大量的電子。這些激發出來的電子，在高電壓電場中被加速，并與燈管內的氣體原子發生碰撞。
當這些電子碰撞游離氣體原子的能量足夠大時，就能使氣體原子發生電離而成為正離子和電子，這就是氣體的電離現象。帶電粒子與氣體原子之間的碰撞，多余的能量就以光子的形式發射出來，這就完成了霓虹燈的發光點亮的整個過程。
