หลักการเปล่งแสงของหลอดไส้ทั้งหมดเกิดขึ้นได้โดยใช้หลักการให้ความร้อนและการแผ่รังสีของวัตถุ หลอดไส้ที่ง่ายที่สุดคือการนำกระแสไฟไปยังไส้หลอดให้เพียงพอ และไส้หลอดจะเปล่งแสงเมื่อมันร้อนจนถึงสถานะหลอดไส้ แต่หลอดไส้ชนิดนี้อายุการใช้งานของหลอดจะค่อนข้างสั้น
ข้อแตกต่างที่ใหญ่ที่สุดระหว่างหลอดฮาโลเจนกับหลอดไส้อื่นๆ คือ เปลือกแก้วของหลอดฮาโลเจนบรรจุก๊าซฮาโลเจน (โดยปกติจะเป็นไอโอดีนหรือโบรมีน) และหลักการทำงานของหลอดนี้คือ: เมื่อไส้หลอดร้อนขึ้น อะตอมของทังสเตนจะระเหยย้อนกลับ ผนังหลอดแก้วเคลื่อนที่ไปตามทิศทาง เมื่อเข้าใกล้ผนังหลอดแก้ว ไอระเหยของทังสเตนจะถูกทำให้เย็นลงถึงประมาณ 800°C และรวมตัวกับอะตอมของฮาโลเจนเพื่อสร้างทังสเตนฮาไลด์ (ทังสเตนไอโอไดด์หรือทังสเตนโบรไมด์) ทังสเตนฮาไลด์ยังคงเคลื่อนที่ไปที่จุดศูนย์กลางของหลอดแก้ว จากนั้นจะกลับคืนสู่ไส้หลอดที่ถูกออกซิไดซ์ เนื่องจากทังสเตนฮาไลด์เป็นสารประกอบที่ไม่เสถียรมาก มันจะสลายตัวเป็นไอฮาโลเจนและทังสเตนอีกครั้งเมื่อได้รับความร้อน เพื่อให้ทังสเตนอยู่ในไส้หลอดอีกครั้ง ฝากไว้ด้านบนเพื่อชดเชยส่วนที่ระเหยไป ด้วยกระบวนการวงจรการงอกใหม่นี้ อายุการใช้งานของไส้หลอดไม่เพียงยืดออกไปอย่างมาก (เกือบ 4 เท่าของหลอดไส้) แต่ยังเป็นเพราะไส้หลอดสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงขึ้น ความสว่างสูงขึ้น อุณหภูมิสีสูงขึ้น และประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงขึ้น