Plasma koule je tvořena skleněnou baňkou, která je vyplněna inertním plynem za sníženého tlaku. Do jejího středu je vyvedena elektroda zdroje vysokého napětí a frekvence. Na elektrodě je tedy velmi vysoký potenciál, řádově desítky kilovolt. Silné elektrické pole je příčinou úniku elektronů z povrchu elektrody, které pak dále ionizují okolní plyn. Ionizovaný plyn je excitován do stavu s vyšší energií, při návratu na nižší energetickou hladinu vyzáří přebytek energie v podobě fotonu. To je důvodem záření, které pozorujeme. K podobnému efektu dochází také v případě klasického blesku, který vidíme za bouřky.

Současně s elektrodou uvnitř je nabíjena i skleněná koule a elektrické pole bychom tak nalezli i v jejím okolí. Pokud se koule někdo dotkne, uzemní ji, stane se součástí elektrického obvodu a teče jím proud. Tento proud je však velmi malý, navíc se díky vysoké frekvenci zdroje uplatňuje tzv. skin efekt.

Je nutné dodat, že sklo koule v tomto případě proud nevede. Můžeme si představit, že vnitřní a vnější stěna baňky se chovají jako desky kondenzátoru, mezi nimiž je dielektrikum. Sklo se v tomto případě chová jako kondenzátor ve střídavém obvodu. Dotkneme-li se skla prstem, ovlivníme rozložení náboje na kouli a tím zapříčíme uhození právě do tohoto místa.