Nguyên lý phát sáng của tất cả các loại đèn sợi đốt được thực hiện bằng cách sử dụng nguyên lý làm nóng và bức xạ vật thể. Đèn sợi đốt đơn giản nhất là dẫn đủ dòng điện đến dây tóc, dây tóc nóng lên đến trạng thái nóng sáng thì dây tóc sẽ phát ra ánh sáng, nhưng loại đèn sợi đốt này tuổi thọ của đèn sẽ khá ngắn.
Sự khác biệt lớn nhất giữa bóng đèn halogen và các loại đèn sợi đốt khác là lớp vỏ thủy tinh của đèn halogen chứa đầy một ít khí halogen (thường là iốt hoặc brom), và nguyên tắc hoạt động của nó là: khi dây tóc nóng lên, các nguyên tử vonfram bị bốc hơi ngược lại. Thành ống thủy tinh chuyển động có hướng. Khi đến gần thành ống thủy tinh, hơi vonfram được làm lạnh đến khoảng 800°C và kết hợp với các nguyên tử halogen để tạo thành halogenua vonfram (vonfram iodua hoặc vonfram bromua). Halogen vonfram tiếp tục di chuyển đến trung tâm của ống thủy tinh, rồi quay trở lại dây tóc bị oxy hóa. Bởi vì halogenua vonfram là một hợp chất rất không ổn định, nó sẽ bị phân hủy thành hơi halogen và vonfram một lần nữa khi được nung nóng, do đó vonfram lại ở trong dây tóc. Được gửi lên trên để bù cho phần bốc hơi. Thông qua quá trình chu kỳ tái sinh này, tuổi thọ của dây tóc không chỉ được kéo dài đáng kể (gần 4 lần so với đèn sợi đốt) mà còn do dây tóc có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn, độ sáng cao hơn, nhiệt độ màu cao hơn và Hiệu suất phát sáng cao hơn.