金卤灯的工作原理基于电弧管内复杂的化学和物理过程。首先，电弧管内填充了汞、惰性气体以及多种金属卤化物。当灯工作时，汞蒸发形成高气压（约几个大气压或零点几个兆帕），同时卤化物也从管壁蒸发，进入高温电弧柱内。在电弧的作用下，金属原子被电离并辐射出特定的谱线，这一过程被称为金属原子的激发辐射。
金属离子在电弧轴心处与卤原子相遇，重新结合形成卤化物分子，这一过程被称为还原反应。这种连续的循环为电弧提供了稳定的金属蒸气。电弧区域内的金属蒸气和管壁处的卤化物蒸气分压相对平衡，通常在1330到13300帕之间。金属卤化物灯的辐射功率主要由金属光谱组成，而非汞，这使得其在可见光区域的辐射效率显著提高，显色性也因不同金属卤化物的选择而优化，Ra值在70到95之间。
尽管金卤灯的汞电弧只有23%的可见光辐射，但金属卤化物电弧的可见光辐射比例超过50%，使得其发光效率高达120lm/W以上。然而，高温下金属卤化物与电极、石英玻璃会发生化学反应，易受潮解影响，少量水分会导致灯管故障。为了防止这种情况，电极材料通常使用氧化镝、氧化钇、氧化钪等。金属元素如钠的迁移可能造成卤素过量，影响电弧性能，启动时需要采用双金属片启动器或高启动电压的设备，如漏磁变压器或电子触发器。
点燃金卤灯还需要限流器（即镇流器），它调节灯的工作电流，通常大于相同功率高压汞灯的电流。因此，金卤灯的启动和运行机制需要精密控制和特殊的启动设备。
Metal Halide Lamp金卤灯是交流电源工作的，在汞和稀有金属的卤化物混合蒸气中产生电弧放电发光的放电灯，金属卤化物灯是在高压汞灯基础上添加各种金属卤化物制成的第三代光源。照明采用钪钠型金属卤化物灯，该灯具有发光效率高、显色性能好、寿命长等特点，是一种接近日光色的节能新光源，广泛应用于体育场馆、展览中心、大型商场、工业厂房、街道广场、车站、码头等场所的室内照明。