Tế bào quang dẫn làm thay đổi điện trở của mạch điện liên quan đến lượng ánh sáng chiếu vào tế bào. Đây là lý do tại sao tế bào quang dẫn đôi khi được gọi là thiết bị phản quang. Tế bào quang dẫn thường được sử dụng trong các ứng dụng như đèn đường, xuất hiện khi mức độ ánh sáng xung quanh giảm xuống dưới một ngưỡng nhất định.
Ánh sáng nhìn thấy là một dạng bức xạ điện từ. Vì bức xạ điện từ mang năng lượng và ánh sáng là một dạng bức xạ điện từ, ánh sáng mang năng lượng và có thể được sử dụng để gây ra dòng điện. Đây được gọi là hiệu ứng quang điện. Khi các photon ánh sáng tiếp đất trên một bề mặt dẫn điện, chúng sẽ truyền năng lượng cho bề mặt đó, làm cho các nguyên tử mất đi các electron và tạo ra dòng điện. Hiện tượng này lần đầu tiên được phát hiện bởi Heinrich Hertz vào năm 1887, nhưng người ta vẫn chưa hiểu đầy đủ về hiện tượng này cho đến khi Albert Einstein kết thúc nghiên cứu của mình về hiện tượng này vào năm 1905. Năm 1921, Einstein được trao giải Nobel vì nỗ lực mô tả hiệu ứng quang điện. >
Tế bào quang dẫn có một thấu kính ở bề mặt trên của chúng, có tác dụng tập trung ánh sáng ở nơi cần thiết. Dưới thấu kính, một mẩu nhỏ canxi sunfua tiếp nhận ánh sáng hoặc chất tương tự có các đầu nối điện, giúp đặt tế bào vào mạch điện một cách dễ dàng. Khi mức ánh sáng chiếu tới tế bào tăng lên, điện trở trong tế bào giảm xuống, cho phép dòng điện chạy qua mạch.
