Principem činnosti zářivky je elektrický výboj ve zředěném plynu. Skleněná trubice je naplněna směsí rtuťových a argonových par. Aby vznikl výboj, musí se nejprve páry rtuti ionizovat. Sepnutím spínače se nejdříve rozžhaví obě vlákna (V) na koncích zářivkové trubice. Z rozžhavených vláken se uvolňují elektrony, které předají část své energie molekulám rtuti. Ty energii vyzáří ve formě neviditelného ultrafialového záření, které se po dopadu na stěny pokryté bílou vrstvičkou luminoforu přemění na viditelné světlo, jehož spektrum je čárové s energií soustředěnou do několika úzkých spektrálních čar ve viditelné oblasti. Proto je účinnost zářivky podstatně větší než účinnost žárovky.
Síťové napětí 230 V však nestačí k zapálení výboje v zářivce. Proto je třeba nejprve nažhavit elektrody, dosáhnout počáteční ionizace plynu vzniklými elektrony a pak krátkodobým vyšším napětím zapálit výboj. To zajistí malá neonová doutnavka, nazývaná startér (S).
Startér má dvě elektrody - jednu pevnou a druhou z bimetalového pásku. Ve studeném stavu se elektrody nedotýkají. Sepnutím spínače vznikne v doutnavce výboj, elektrody se zahřejí a bimetalový pásek se dotkne pevné elektrody. Nastane zkrat a obvodem startéru prochází značný proud, kterým se rozžhaví elektrody v trubici. Z rozžhavených vláken jsou emitovány elektrony, které ionizují plynovou náplň v trubici. Rtuťovými parami začne procházet proud.
Přitom však poklesne napětí na startéru, doutnavka zhasne a ochladí se. Bimetalová elektroda se oddálí od pevné elektrody, a tím rozpojí obvod žhavicích vláken. Rozpojení obvodu startéru má ještě jeden důsledek: rozpojením obvodu se na koncích cívky zvané tlumivka (T) indukuje napětí kolem 400 V, které se sčítá se síťovým napětím 230 V. Výsledné napětí se objeví na elektrodách zářivky a stačí k zapálení trvalého výboje - zářivka se rozsvítí.
Tlumivka je zapojená sériově s trubicí a udržuje velikost proudu v trubici na potřebné hodnotě. Dochází však k opožďování proudu za napětím, což by snížilo účinnost zářivky. Pokles účinnosti je kompenzován paralelně zapojeným kondenzátorem (K) vhodné kapacity, který naopak posunuje proud před napětí.
Zářivka je úsporným zdrojem světla, přesto však nefunkční zářivkové trubice představují nebezpečný odpad - obsahují rtuť! Nepatří tedy do komunálního odpadu, ale je třeba je předat (např. prostřednictvím sběrných dvorů) ke zneškodnění specializovanou firmou.