所有白炽灯的发光原理都是利用加热和辐射物体的原理来实现的。最简单的白炽灯就是给灯丝传导足够的电流，灯丝加热到白炽状态就会发光，但是这种白炽灯的寿命会相当短。
卤素灯泡与其他白炽灯最大的区别是卤素灯的玻璃壳内充满了一些卤素气体（通常是碘或溴），其工作原理是：当灯丝受热时，钨原子向后蒸发玻璃管壁沿该方向移动。当它接近玻璃管壁时，钨蒸气被冷却到800℃左右，并与卤素原子结合形成卤化钨（碘化钨或溴化钨）。卤化钨继续移动到玻璃管的中心，然后返回氧化的灯丝。因为卤化钨是一种极不稳定的化合物，加热时会再次分解成卤素蒸气和钨，使钨再次进入灯丝。沉积在上面以弥补蒸发的部分。通过这种再生循环过程，灯丝的使用寿命不仅大大延长（几乎是白炽灯的4倍），而且因为灯丝可以在更高的温度、更高的亮度、更高的色温和更高的发光效率下工作。