Лампа заповнена сумішшю інертного газу та пари ртуті. Електричний струм, що проходить через газоподібне робоче тіло лампи, збуджує УФ-випромінювання, що перетворюється у видиме світло за допомогою люмінесценції, внутрішні стінки лампи покриті люмінофором, який перевипромінює поглинається УФ-випромінювання у видиме світло.
У сучасних люмінесцентних лампах (ЛЛ), незалежно від їх різновиду, не міститься вільна ртуть. Усередині колб ЛЛ є лише пари ртуті, Та й то в дуже незначних кількостях, до 5-7 міліграмів на лампу середньої потужності.
Енергозберігаючі лампи складаються з колби, наповненої парами ртуті та аргоном, та пускорегулюючого пристрою (стартера). На внутрішню поверхню колби нанесена спеціальна речовина, яка називається люмінофор. Під дією високої напруги в лампі відбувається рух електронів.
Тіло розжарення перших ламп виготовлялося з вугілля (температура сублімації 3559 ° C). У сучасних лампах застосовуються майже виключно спіралі з вольфраму (температура плавлення 3422 ° C), іноді осмієво-вольфрамового сплаву.