氙灯是利用两电极之间放电器产生的电弧来发光的，如同电焊中产生的电弧的亮光。高压脉冲电加在完全密闭的微型石英灯泡（管）内的金属电极之间，激励灯泡内的物质（氙气、少量的水银蒸气、金属卤化物）在电弧中电离产生光亮。

这种光亮的色温与太阳光相似，但含较多的绿色与蓝色成份，因此呈现蓝白色光。这种蓝白色光大幅提高了道路标志和指示牌的亮度。氙灯发射的光通量是卤素灯的2倍以上，同时电能转化为光能的效率也比卤素灯提高70%以上，所以氙灯具有比较高的能量密度和光照强度，而运行电流仅为卤素灯的一半。