氙氣燈主要由燈頭、電子鎮流器及線組三部分組成。

燈頭沒有燈絲，是利用電極之間產生電流，促使氙氣分子碰撞來產生亮度，不存在鎢絲燒斷的問題。

電子鎮流器能將汽車電池 12 伏電壓瞬間提升到 23 千伏以上的觸發電壓，將氙氣電離形成電弧放電，點亮后維持 85 伏的交流電壓。

線組通常采用阻燃材料做成，通過加大電源線的截面積，提高電流通過能力，保證氙氣燈正常工作。

氙氣燈內部充滿包括氙氣在內的惰性氣體混合體，也被稱為金屬鹵化物燈。其工作原理是在抗紫外線水晶石英玻璃管內，以多種化學氣體充填后，再透過增壓器將車上 12 伏特的直流電壓瞬間增壓至 23000 伏特的電壓，這個高壓電壓會激發石英管內的氙氣電子游離，在兩電極之間產生光源。

此外，氙氣閃光燈電極材料常選用鋇鎢電極，因為它有更強的發射電子能力、更大的電流密度和更快的氣體放電燈起輝速度等優點。使用鋇鎢電極時要注意不能使其受潮或長期暴露于大氣中，應存放在真空環境；電極質地輕脆，要輕拿輕放；電極存放不當表面出現氧化，可燒氫處理清除暗斑后繼續用；電極發射端出現裂紋或破損應立即停用。