So với đèn sợi đốt, bóng đèn huỳnh quang ngày nay được cấu tạo từ 3 phần tử để có thể phát sáng: (1) điện cực, (2) khí và (3) bột huỳnh quang. Cả 3 phần tử này đều đặt bên trong bóng thủy tinh có áp suất thấp.

Điện cực: được dùng để phát điện tử. Loại điện cực hiện nay dùng điện cực từ dây Vonfram quấn xoắn chúng phát xạ điện tử khi được nung nóng đến khoảng 900 độ C. 2 đầu điện cực này được nối với mạch điện xoay chiều.

Khí: Một lượng nhỏ thủy ngân được cho vào ống bóng đèn huỳnh quang, sau đó được hút chân không ở áp suất thấp. Dòng điện qua hơi thủy ngân này khiến chúng bức xạ và tạo ra ánh sáng tím có bước sóng 253.7nm. Áp suất hơi thủy ngân được duy trì ổn định bên trong bởi bóng thủy tinh; và được giữ ổn định trong suốt quá trình phát sáng. Ngoài ra người ta cũng bơm thêm vào đèn 1 số khí trơ khác; thường dùng khí argon và argon-neon làm tăng độ bền của điện cực.

Lớp bột huỳnh quang có tác dụng gì : Bột huỳnh quang hay phosphor là một hợp chất hóa học được quét bên trong thành ống. Bức xạ tím do điện cực và hơi thủy ngân phát ra tác động vào lớp bột huỳnh quang, tạo nên ánh sáng với bước sóng nằm trong vùng nhìn thấy được. Tùy thuộc vào hỗn hợp phosphor, các nhà sản xuất có thể thay đổi màu ánh sáng hoặc phổ của đèn.

Để cho đèn ống huỳnh quang được phát sáng nhất thiết phải có thêm 2 thành phần nữa là tắc te và chấn lưu (hay tăng phô hay Ballast). Tắc te (con chuột) là bộ phận được nối song song với 2 đầu đèn huỳnh quang, chuyên dùng để khởi động đèn. Chấn lưu là bộ phận dùng để giới hạn dòng điện, không cho dòng điện quá cao sẽ gây hỏng bóng đèn. Chấn lưu phải được lắp ở dây pha (dây lửa) và được nối tiếp thêm với cầu chì và công tắc của bóng đèn.

Ánh sáng phát ra được tạo ra trong ống thủy tinh có hình trụ bịt kín. Bên trong ống thủy tinh có một chút chân không và được thêm đầy khí hiếm và sạch khác. Thường dùng khí argon và argon-neon. Mặt bên trong của ống được phủ bởi một lớp bột huỳnh quang. Điện cực ở hai đầu ống được nối với mạch điện xoay chiều

Khi đóng công tắc thì toàn bộ điện áp đặt vào hai tiếp điểm của tắc te; xuất hiện sự phóng điện giữa 2 thanh kim loại bên trong tắc te. Sự phóng hồ quang này làm cho 2 thanh kim loại nóng lên, biến dạng và tiếp xúc với nhau. Mạch điện kín này làm đốt nóng các điện cực, tích lũy năng lượng điện tự cảm bên trong chấn lưu.

Khi thanh kim loại nguội đi dẫn đến hở mạch, ngay lập tức xuất hiện điện áp cảm ứng trong chấn lưu tác động lên 2 đầu điện cực. Hiệu điện thế cảm ứng này đủ lớn để phóng điện qua chất khí trong đèn. Sự phóng điện này duy trì do thủy ngân đã ở trạng thái plasma, liên tục có dòng ion dẫn điện qua lại giữa 2 đầu điện cực.