鹵素燈泡的發光原理是這樣的。

它是白熾燈的一個變種，在燈泡內注入了碘或溴等鹵素氣體。當電流通過鎢制燈絲時，燈絲發熱至白熾狀態而發光。此時，鎢原子被蒸發并向玻璃管壁移動，接近管壁時，鎢蒸氣在約 800℃的溫度下與鹵素原子結合形成鹵化鎢，比如碘化鎢或溴化鎢。

鹵化鎢接著向玻璃管中央移動，重新回到被氧化的燈絲上。因為鹵化鎢這種化合物不穩定，遇熱會分解成鹵素蒸氣和鎢，鎢又會在燈絲上沉積下來，彌補被蒸發掉的部分。通過這個再生循環過程，燈絲使用壽命大大延長，差不多是白熾燈的 4 倍。

而且由于燈絲能在更高溫度下工作，所以能獲得更高的亮度、更高的色溫以及更高的發光效率。需要注意的是，鹵素燈泡需要在更高溫度下工作，所以得用熔凝石英玻璃替代普通玻璃，普通玻璃在這溫度下會熔化流動。

而且如果石英玻璃管壁沾染油污，比如用手觸摸燈泡玻璃殼，會影響再生循環過程，進而大大縮短燈泡壽命，得用酒精清除。

鹵素燈泡內部的氣體是封裝的碘和疝氣的混合物，當電流通過白熾狀態的燈泡，氣體開始電離并形成氣體。當燈泡達到一定溫度時，鹵素原子與自由電子結合并釋放出能量，從而激發熒光粉發光。

鹵素燈泡通常用于提供室內光線，很多汽車也用它作前照燈。它有較高的色溫，顯色指數高，能更真實地還原物體顏色，但光效相對較低，壽命也較短，大約是白熾燈的 10 倍。