Đèn natri hoạt động bằng cách sử dụng nhiệt độ cao để tạo ra nhiệt, tạo ra ánh sáng. Màu sắc và độ sống động của đèn do đèn natri tạo ra thay đổi tùy thuộc vào áp suất của đèn (thấp hay cao ) và nhiệt độ mà khoang bên trong đạt được. Ở nhiệt độ thấp hơn, đèn natri thường bắt đầu dưới dạng bóng đèn màu đỏ, sau đó chuyển sang màu vàng và cam khi chúng tăng nhiệt.
Đèn natri áp suất thấp thường được sử dụng ở Châu Âu cho mục đích chiếu sáng ngoài trời. Những đèn này phát ra màu vàng chanh rực rỡ khi đạt đến nhiệt độ bên trong lớn nhất. Những chiếc đèn này được làm bằng kim loại natri, giúp tạo ra hình dạng của đèn ở dạng rắn. Kim loại natri tạo thành xương sống của ống hồ quang, đóng vai trò như một buồng truyền hơi natri phát sinh khi nhiệt độ thấp được tạo ra. Khi không khí ấm lên, hơi natri biến đổi thành khí neon, có màu đỏ. Khi chất khí nóng lên, màu đỏ của nó chuyển sang màu da cam và cuối cùng chuyển sang màu vàng tại điểm nóng nhất của nó. Một số đèn, đặc biệt là những đèn có điện áp thấp hơn, tạo ra khí argon ngoài khí neon, khiến chúng có màu sắc dịu hơn và ánh sáng dịu hơn so với đèn có điện áp cao hơn.
