電弧管內(nèi)充有汞、惰性氣體和壹種以上的金屬鹵化物。工作時(shí)，汞蒸發(fā)，電弧管內(nèi)汞蒸氣壓達(dá)幾個(gè)大氣壓（零點(diǎn)幾個(gè)兆帕）；鹵化物也從管壁上蒸發(fā)，擴(kuò)散進(jìn)入高溫電弧柱內(nèi)分解，金屬原子被電離激發(fā)，輻射出特征譜線。當(dāng)金屬離子擴(kuò)散返回管壁時(shí)，在靠近管壁的較冷區(qū)域中與鹵原子相遇，並且重新結(jié)合生成鹵化物分子。這種循環(huán)過程不斷地向電弧提供金屬蒸氣。電弧軸心處的金屬蒸氣分壓與管壁處鹵化物蒸氣的分壓相近，壹般為 1330～13300Pa。通常采用的金屬平均激發(fā)電位為4eV左右，而汞的激發(fā)電位為7.8eV。金屬光譜的總輻射功率可以大幅度超過汞的輻射功率。結(jié)果，典型的金屬鹵化物燈輸出的譜線主要是金屬光譜。充填不同種金屬鹵化物可改善燈的顯色性（平均顯色指數(shù)Ra為70～95）。
汞電弧總輻射中僅有23%在可見光區(qū)域內(nèi)，而金屬鹵化物電弧的總輻射則有50%以上在可見光區(qū)域內(nèi)，燈的發(fā)光效率可高達(dá)120lm/W以上。 金屬鹵化物與電極、石英玻璃之間以及鹵化物相互之間在高溫下都會(huì)引起化學(xué)反應(yīng)。金屬鹵化物容易潮解，極少量水的吸入可造成放電不正常，使燈管發(fā)黑。電極電子發(fā)射物質(zhì)系采用氧化鏑、氧化釔、氧化鈧等，以防止發(fā)射物質(zhì)與鹵素發(fā)生反應(yīng)。電弧管內(nèi)有些金屬(如鈉)會(huì)遷移，結(jié)果會(huì)使鹵素過量，導(dǎo)致鹵素負(fù)電性極強(qiáng)，引起電弧收縮和啟動(dòng)電壓、工作電壓升高。金屬鹵化物燈僅靠觸發(fā)電極的作用是不能可靠啟動(dòng)的，壹般采用雙金屬片啟動(dòng)器，或者采用有足夠高啟動(dòng)電壓的漏磁變壓器，也有采用電子觸發(fā)器的。金屬鹵化物燈的點(diǎn)燃還需要限流器（即鎮(zhèn)流器），其工作電流比同功率高???汞燈的要大壹些。