霓虹灯是明亮发光的，充有稀薄氖气或其它稀有气体的通电玻璃管或灯泡，是一种冷阴极气体放电灯。霓虹灯管是一个两端有电极的密封玻璃管，其中填充了一些低气压的气体。几千伏的电压施加在电极上，电离管中的气体使其发出光。光的颜色取决于管中的气体。
霓虹灯是氖灯（neon light）的音译，氖气这种稀有气体会发出一种流行的橙红色光，但使用其他气体会产生其他颜色，例如氢（红色）、氦（粉红色）、二氧化碳（白色）、汞蒸气（蓝色）等。
霓虹灯是一种低气压冷阴极辉光放电灯。它的结构和部件为正常辉光放电提供保证，其中的工作物质为得到所需要的光色提供可能。
霓虹灯由灯管和高压变压器组成。灯管由玻管、电极室组成。电极室由电极、云母片（或瓷环）和电极引线组成。玻管内充有工作气体，玻管内壁有的涂有荧光粉。高压变压器有漏磁式变压器和电子式变压器两种，它是点燃霓虹灯管必不可少的元件。
电极引线
通过它可使电极与外电路联接，需选用导电性好且热胀系数与玻璃相近的材料，电极引线多用杜美丝制作。
工作气体
工作气体多为惰性气体，氖、氩是常用的工作气体，氖气多充入明管制作红色霓虹灯，氩气多与汞组成氩汞混合气充入粉管制作其他颜色的霓虹灯。
荧光粉
玻管内壁涂上不同品种的荧光粉可方便地与氩、汞混合气制成各种色彩的霓虹灯。