يقوم مبدأ عمل مصباح النيون على تفريغ أنبوب النيون من الهواء, ثم تعبئته بنسبة 99.5% بغاز النيون, وبنسبة 0.5% من غاز الأرجون, وعند وصل الكهرباء يحدث تفريغ كهربائي بداخل انبوب النيون يؤدي لإنتقال الإلكترونات بين القطبين, فتصطدم الإلكترونات بالغازات, فيتم استثارتها, مما يؤدي لإضاءة انبوب النيون, ومن خلال طبقة فوسفات على الوجه الداخلي لإنبوب النيون نحصل على اللون الأبيض الثلجي, غير ان استعمال غازات خاملة اخرى غير غاز النيون, او مزج غاز النيون مع الزئبق يعطي الواناً اخرى غير اللون الأبيض.