Keď je pripojený externý napájací obvod, výstup transformátora generuje vysoké napätie niekoľko tisíc alebo dokonca desaťtisíc voltov. Keď sa toto vysoké napätie aplikuje na elektródy na oboch koncoch neónovej trubice, nabité častice vo vnútri trubice sa urýchľujú vo vysokonapäťovom elektrickom poli a letia smerom k elektródam, pričom generujú veľké množstvo elektrónov. Tieto excitované elektróny sú urýchľované vo vysokonapäťovom elektrickom poli a zrážajú sa s atómami plynu vo vnútri trubice.
Keď je energia týchto elektrónov zrážajúcich sa s voľnými atómami plynu dostatočne veľká, atómy plynu sa ionizujú na kladné ióny a elektróny; ide o fenomén ionizácie plynu. Prebytočná energia zo zrážok medzi nabitými časticami a atómami plynu je emitovaná vo forme fotónov, čím sa dokončí celý proces osvetlenia trubice neónovým svetlom.
